Esta revisión evalúa el polvo de perla, la nácar y la matriz soluble en agua derivada de nácar (WSM) como candidatos a biomateriales osteogénicos. Destaca una evidencia más sólida específica de la perla para la actividad osteogénica en comparación con la citotoxicidad a altas dosis o la lesión mediada por autofagia, e identifica la necesidad de caracterización estandarizada, pruebas de respuesta a la dosis, ensayos de estrés, validación del flujo autofágico y una evaluación de seguridad in vivo más prolongada.
Artículo de revisión
Polvo de nanoperlas y matriz hidrosoluble derivada del nácar en la osteogénesis: evidencia, vacíos mecanísticos y consideraciones de seguridad
En este artículo
Resumen
Resumen
El polvo de perla, la nácar y la matriz soluble en agua derivada de nácar (WSM) son materiales naturales mineral-orgánicos con una relevancia creciente en la investigación sobre regeneración ósea. Su actividad biológica parece depender no solo del contenido de carbonato de calcio, sino también de componentes solubles de la matriz que pueden influir en el comportamiento de los osteoblastos, la deposición mineral y las respuestas celulares al estrés. Esta revisión narrativa compara estudios específicos sobre la osteogénesis inducida por perlas en modelos celulares, con andamios y de reparación de defectos, con estudios seleccionados de nanopartículas comparadoras utilizadas para abordar preguntas pendientes sobre seguridad. La literatura específica sobre perlas generalmente respalda la actividad osteogénica, particularmente en modelos de preosteoblastos o de linaje osteoblástico y en materiales que contienen WSM, pero la evidencia sigue siendo heterogénea debido a que la especie de origen, el método de extracción, el tamaño de las partículas, el comportamiento de liberación, la dosis y la selección de puntos finales varían entre los estudios. La evidencia que vincula el polvo de perla a nanoescala con la diferenciación osteogénica asociada a la autofagia es prometedora, especialmente en modelos MC3T3-E1, pero la literatura actual específica sobre perlas proporciona evidencia limitada sobre toxicidad a altas dosis, alteración del flujo autofágico, inmunogenicidad, riesgo relacionado con metales pesados, reparación sincronizada con la degradación o biosalud a largo plazo. Trabajos futuros deberían integrar la caracterización del material, pruebas de respuesta a la dosis, mediciones de estrés oxidativo y mitocondrial, análisis del flujo autofágico y puntos finales osteogénicos en un único diseño experimental. Serán necesarios tales estudios para determinar si las formulaciones basadas en WSM o en perlas a nanoescala pueden ofrecer una ventana osteogénica reproducible y segura para el desarrollo de biomateriales regenerativos óseos.
Introducción
La reparación ósea tiene dos necesidades básicas. Se necesita un material que rellene el defecto y que además ayude a las células de la línea osteoblástica a producir matriz extracelular y mineral. Lamghari et al. demostraron que la nácar estimulaba a las células de la médula ósea y favorecía la formación ósea. Rousseau mostró que una fracción de matriz hidrosoluble (WSM) de nácar hacía que la mineralización de preosteoblastos MC3T3-E1 comenzara antes1,2. Los autoinjertos, aloinjertos, hidroxiapatita y fosfato tricálcico beta convencionales siguen siendo útiles, pero pueden estar limitados por la morbilidad en el sitio donante, disponibilidad, integración variable, fragilidad, remodelación lenta o señales biológicas insuficientes. Por ello, los materiales derivados de perlas están siendo estudiados como alternativas naturales activas de tipo mineral-orgánico, más que como simples rellenos de carbonato de calcio.
La perla y la nácar están relacionadas pero no son idénticas. El polvo de perla se produce a partir del cuerpo de la perla y contiene carbonato de calcio con una fracción orgánica menor, mientras que la nácar es la capa interna de concha de nácar con una arquitectura laminar altamente organizada de aragonito y material orgánico. El WSM derivado de nácar es una fracción soluble extraída de esta matriz. Estas diferencias son importantes porque la exposición al polvo completo, la exposición al extracto soluble, la incorporación en andamios y la exposición a partículas a escala nanométrica pueden generar perfiles de liberación distintos, patrones de contacto celular diferentes y resultados biológicos diversos.
Esta revisión utiliza estudios con nanopartículas comparadoras únicamente como señales de peligro y como evidencia generadora de hipótesis. El dióxido de titanio, la plata, la hidroxiapatita, la circonia y otras nanopartículas no perla pueden aumentar las especies reactivas de oxígeno (ROS), alterar las mitocondrias, causar estrés en los lisosomas y modificar la autofagia en modelos relacionados con osteoblastos. Estos efectos deben orientar las pruebas de seguridad específicas para las perlas, pero no deben interpretarse como evidencia directa de que el polvo de nano-perla produzca el mismo patrón de lesión.
Revisión y perspectiva
Composición y bioactividad del polvo de perla, la nácar y la matriz soluble en agua
La nácar no es simplemente carbonato de calcio. El material de la concha contiene matrices orgánicas solubles e insolubles dentro de la fase mineral. Las proteínas solubles de la nácar pueden modificar la precipitación de carbonato de calcio, y estudios proteómicos de la matriz soluble en agua (WSM) han identificado proteínas con posible actividad osteogénica, incluyendo unión a minerales, organización de la matriz y señalización similar a la de factores de crecimiento3,4,5. Por lo tanto, las afirmaciones sobre la bioactividad de la WSM deben especificar la especie, el método de extracción, la fracción y el modelo utilizados, en lugar de tratar a la WSM como un material único e intercambiable.
Preparación y caracterización del polvo de nano-perla
Debe informarse una lista mínima de verificación de caracterización antes de las pruebas biológicas: especie y tejido de origen, método de esterilización, distribución del tamaño de partículas, morfología, fase cristalina, potencial zeta, estabilidad de la dispersión en medio de cultivo, estado de agregación, presencia de endotoxinas o carga microbiana cuando sea relevante, contenido de WSM, perfil de proteínas, liberación de iones de calcio, cinética de liberación de WSM y reproducibilidad entre lotes. Los estudios también deben incluir controles que permitan diferenciar los efectos del carbonato de calcio de los efectos de la matriz orgánica, como partículas de solo carbonato de calcio, WSM agotado de proteínas o tratado con enzimas, controles no perla emparejados por tamaño de partícula, controles solo con andamio y controles solo con WSM, según sea aplicable.
Trabajos recientes con andamios también muestran que los materiales derivados de perlas pueden integrarse con estrategias modernas de fabricación. Se ha incorporado WSM de nácar, polvo de nácar y fases miméticas del nácar en andamios porosos, estratificados e impresos6,7,8. Los estudios sobre fabricación aditiva recomendados durante la revisión destacan aún más la arquitectura controlada, el comportamiento con memoria de forma, la funcionalidad fototérmica y el refuerzo de compuestos como direcciones de diseño relevantes para defectos complejos9,10,11,12,13. Para los biomateriales derivados de perlas, estos métodos deben evaluarse junto con el comportamiento de liberación y los puntos finales de estrés celular, ya que la arquitectura del andamio puede alterar tanto la señalización osteogénica como la exposición citotóxica.
Efectos osteogénicos de los materiales derivados de perlas
La solidez de la evidencia osteogénica debe interpretarse según una jerarquía de puntos finales. La viabilidad y proliferación celular indican tolerancia, pero no demuestran osteogénesis. La fosfatasa alcalina (ALP) y el factor de transcripción relacionado con Runt 2 (Runx2) indican una diferenciación temprana. La colágeno I, osteopontina (OPN), osteocalcina (OCN) y la proteína morfogenética ósea-2 (BMP-2) proporcionan evidencia posterior de señalización relacionada con la matriz. La tinción con rojo de alizarina y la deposición mineral respaldan la maduración, especialmente cuando se normalizan al número de células. La imagenología in vivo, la histología, la integración mecánica y el cierre de defectos ofrecen evidencia más contundente de reparación que cambios aislados en marcadores. Varios informes específicos sobre perlas respaldan puntos finales osteogénicos tempranos y tardíos, pero la normalización al número de células, la cinética de liberación y la seguridad tisular a largo plazo aún se reportan de forma inconsistente1,6,7,8,14,15,16,17.
| Tipo de estudio/evidencia | Material/modelo | Dosis o duración | Parámetros osteogénicos | Marcadores de autofagia medidos | Nivel de evidencia/límites |
| Estudio original1 | Nácar; células de médula y formación ósea in vivo | NR | Formación ósea y respuesta celular | No | Evidencia osteogénica directa; informes en modelo antiguo |
| Estudio original2 | WSM de nácar; MC3T3-E1 | NR | Mineralización temprana | No | Señal específica del WSM; identidad de componentes incompleta |
| Estudio original14 | Componentes bioactivos solubles en agua del nácar; ensayos en osteoblastos | NR | Actividad antioxidante y marcadores de diferenciación | No | Avala la bioactividad; estandarización de dosis limitada |
| Estudio original15 | Partículas de nano-nácar; MC3T3-E1 | Libertad controlada de WSM/calcio; dosis comparativa exacta NR en esta tabla | Marcadores de inducción osteogénica | No | Relaciona la liberación con la osteogénesis; puntos de evaluación de seguridad limitados |
| Estudio original16 | Polvo nano-perla soluble en agua; MC3T3-E1 | NR en el manuscrito extraído | Marcadores osteogénicos y diferenciación | Sí | La autofagia asociada con la diferenciación; se requiere mayor evidencia de flujo y rescate |
| Estudios originales con andamios6-8 | WSM/polvo de nácar/composites derivados de nácar en modelos de andamio o defecto | NR o específico del modelo | Mineralización, histología, reparación de defectos | Generalmente no | Relevancia traslacional; la arquitectura del andamio confunde el efecto del componente |
Tabla 1: Estudios representativos sobre materiales derivados de perlas en la osteogénesis y la reparación ósea. La tabla distingue los estudios originales de la evidencia más amplia sobre andamios y utiliza NR para los detalles no reportados en la fuente extraída. Abreviaturas: ALP = fosfatasa alcalina; OCN = osteocalcina; OPN = osteopontina; BMP-2 = proteína morfogenética ósea 2; ARS = tinción con alizarina roja; NR = no reportado.
Citotoxicidad, estrés oxidativo y estrés mitocondrial
Los datos de nanopartículas comparadoras son relevantes mediante variables de exposición transferibles: tamaño de las partículas, número de partículas, agregación, carga superficial, corona proteica, ruta de absorción, carga lisosomal, métrica de dosis, duración de la exposición, producción de ERO, potencial de membrana mitocondrial y puntos finales de apoptosis o necrosis. Sin embargo, no son directamente transferibles para la composición específica del material, liberación de WSM, señalización mediada por proteínas, biodegradación o inmunogenicidad. Por lo tanto, los estudios específicos sobre perlas deben evaluar directamente los mismos indicadores de estrés, en lugar de adoptar conclusiones sobre toxicidad obtenidas con materiales distintos a las perlas18,19,20,21,22,23,24,25,26,27.
Preguntas de seguridad relacionadas con la traducción clínica
La traducción clínica requiere abordar cuestiones de seguridad más allá de la citotoxicidad a corto plazo de las nanopartículas. El polvo de perla y las preparaciones derivadas de nácar deben analizarse para detectar residuos de metales pesados, incluyendo plomo, mercurio, cadmio y arsénico, y los límites deben ajustarse a los requisitos farmacopeicos o de calidad de biomateriales28. Además, el WSM contiene proteínas heterólogas derivadas del caparazón, por lo que debe evaluarse su inmunogenicidad, la activación del complemento, la polarización de macrófagos y la memoria inflamatoria. La velocidad de degradación debe coincidir con la velocidad de regeneración ósea, y los productos de degradación deben rastrearse a través de los tejidos locales, la sangre, el hígado, el riñón y las vías de excreción. Aún se necesitan estudios en animales grandes con defectos sometidos a carga o clínicamente relevantes antes de que pueda generalizarse la seguridad crónica.
La autofagia como respuesta celular al estrés
La autofagia es un proceso de reciclaje basado en los lisosomas. La autofagia protectora se refiere a la formación y eliminación aumentadas de autofagosomas que preservan la viabilidad, la calidad mitocondrial, el equilibrio redox y la capacidad de diferenciación. La autofagia disfuncional se refiere a un flujo bloqueado, una carga lisosomal excesiva, la acumulación de LC3-II o p62 sin su eliminación, o la muerte asociada a la autofagia y la pérdida de la función osteogénica. Los cambios solamente en la proteína 1 ligada a microtúbulos 1 cadena ligera 3 (LC3), la sequestosoma 1 (p62) y Beclin-1 no pueden distinguir estos estados; se requieren el bafilomicina A1, la cloroquina, la modulación genética, el análisis de curso temporal y diseños de rescate de viabilidad para validar el flujo y la causalidad29,30,31,32.
Vías moleculares mediante las cuales el WSM podría regular la autofagia
El mecanismo específico más directo relacionado con perlas es la autofagia asociada a la vía de la quinasa de proteína activada por mitógenos/quinasa regulada por señal extracelular (MEK/ERK) y la respuesta de diferenciación descrita en células MC3T3-E116. La literatura más amplia sobre osteoblastos y biomateriales sugiere una posible interacción cruzada con las vías de señalización de la proteína quinasa activada por AMP (AMPK), fosfoinositida 3-quinasa/proteína quinasa B/blanco mamífero de la rapamicina (PI3K/AKT/mTOR), sirtuína 1 (SIRT1), quinasa activada por mitógenos sensible al ROS (MAPK), proteína asociada a Yes (YAP)/beta-catenina, mTOR/quinasa activadora de autofagia tipo unc-51 (ULK1) y vías relacionadas con la mitofagia29,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41. Hasta ahora, los receptores y los componentes del WSM que inician estas señales no se han definido adecuadamente. Basándose en evidencia proteómica, los posibles factores implicados incluyen proteínas que se unen a minerales, proteínas similares a la osteocalcina u organizadoras de la matriz, y motivos de señalización relacionados con la familia del factor de crecimiento transformante beta, pero estos vínculos propuestos requieren experimentos de fraccionamiento, bloqueo de receptores, perturbaciones genéticas y pruebas de rescate.
Doble papel de la autofagia en la diferenciación osteogénica
La evidencia específica de la perla muestra principalmente su lado beneficioso. Cheng et al. informaron que el polvo nano de perla soluble en agua incrementó los marcadores osteogénicos en células MC3T3-E1 y que la inhibición de la autofagia debilitó la respuesta de diferenciación16. Esto respalda una asociación y una posible contribución de la autofagia en ese modelo. No debe considerarse como prueba de que la autofagia sea el mediador causal universal para todas las formulaciones derivadas de perlas, ya que los inhibidores farmacológicos pueden tener efectos fuera del blanco, y muchos estudios no han combinado la validación del flujo autofágico con enfoques genéticos o de rescate.
| Contexto | Datos del marcador de autofagia | Método del ensayo de flujo de autofagia | Resultado | Interpretación |
| Polvo nanoperla soluble en agua; MC3T3-E1 | Se informaron cambios en la vía LC3/p62 | La validación del flujo se informó incompletamente en el manuscrito extraído | Mayores marcadores osteogénicos; la respuesta se debilitó con el inhibidor | Asociación específica de la perla con la diferenciación |
| Estrés oxidativo/metabólico en osteoblastos | Cambios en LC3, p62, Beclin-1, AMPK o PI3K/AKT/mTOR | Variable; a menudo se requiere bafilomicina A1/cloroquina | Protección o apoptosis dependiendo del estrés | Define la autofagia protectora frente a la disfuncional |
| Estudios comparadores con titanio/plata/sílice/tántalo/silicato de calcio dicálcico | Cambios en LC3/p62 y en la vía | Variable; algunos ensayos de flujo o modulación | Osteogénesis, proliferación o lesión | Generación de hipótesis para estudios con perlas |
| Futuras formulaciones derivadas de perlas | LC3-II, p62, Beclin-1, marcadores de mitofagia | Requerido: inhibidor lisosomal más curso temporal, genético/rescate cuando sea factible | Vitalidad, ERO, potencial mitocondrial, mineralización | Necesario para clasificar la respuesta adaptativa, neutra o perjudicial |
Tabla 2: Evidencia de autofagia relacionada con las respuestas de los osteoblastos y los biomateriales. La tabla separa los estudios basados únicamente en marcadores de aquellos que requieren validación del flujo, y distingue la evidencia específica de las perlas de las hipótesis derivadas de los comparadores. Abreviaturas: LC3 = cadena ligera 3 de la proteína 1 asociada a microtúbulos; p62 = sequestosoma 1; TEM = microscopía electrónica de transmisión; NR = no reportado.
Eje de citotoxicidad-autofagia-osteogénesis mediado por WSM
El eje propuesto es un modelo comprobable, no una vía establecida. La parte directa específica del nácar consiste en la exposición a WSM o nácar nanoestructurado asociada a marcadores osteogénicos en modelos seleccionados de células y andamios. La parte derivada del comparador es la posible rama de alto estrés que implica ERO, lesión mitocondrial, sobrecarga lisosomal y autofagia bloqueada. La hipótesis que debe validarse es que la autofagia adaptativa transita hacia una autofagia disfuncional y una reducción de la osteogénesis en un umbral específico.
Basándose en la lógica disponible de dosis-respuesta, tres zonas provisionales pueden guiar los experimentos. Una zona que promueva la osteogénesis conservaría la viabilidad, mantendría el potencial de la membrana mitocondrial, evitaría la acumulación tardía de ERO, mostraría un flujo autofágico completo y aumentaría la mineralización tras la normalización respecto al número de células. Una zona sin efectos evidentes mostraría tolerancia al material sin ganancia osteogénica significativa. Una zona de toxicidad-lesión mostraría disminución de la viabilidad, ERO persistentes, disfunción mitocondrial, acumulación de p62 o flujo bloqueado, activación inflamatoria y reducción de los parámetros osteogénicos. El tamaño de las partículas, el estado de agregación, la duración de la exposición y la tasa de liberación del medio sin suero pueden desplazar estas zonas (Figura 1).
Figura 1: Marco de evidencia mapeada sobre citotoxicidad de WSM, autofagia y osteogénesis. Las flechas continuas indican relaciones respaldadas por estudios específicos sobre perlas, incluyendo efectos seleccionados de WSM o nanopartículas de perla sobre marcadores osteogénicos. Las flechas punteadas indican vínculos derivados de comparaciones o hipotéticos, incluyendo acumulación de ERO, lesión mitocondrial, carga lisosomal, bloqueo de la autofagia y reducción de la osteogénesis. Abreviaturas: WSM = matriz soluble en agua; ERO = especies reactivas de oxígeno. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Desafíos y limitaciones
Este artículo es una revisión narrativa y no una revisión sistemática. Los estudios se seleccionaron para trazar evidencia específica sobre perlas relacionada con la osteogénesis, evidencia sobre la composición de la nácar/MSA, modelos de andamiaje y reparación de defectos, y estudios comparativos con nanopartículas relevantes al estrés oxidativo, lesión mitocondrial y autofagia. No se realizó un metaanálisis formal, puntuación de riesgo de sesgo ni un protocolo sistemático exhaustivo de búsqueda. Por lo tanto, la revisión debe interpretarse mejor como un mapa de evidencia y una agenda de investigación, y no como una estimación cuantitativa del tamaño del efecto.
La solidez de las pruebas varía según la afirmación. La actividad osteogénica directa en materiales derivados de perlas seleccionados está moderadamente respaldada. Los efectos específicos del WSM son plausibles, pero dependen del método de preparación. El beneficio mediado por andamios está solo moderadamente respaldado y se ve confundido por efectos arquitectónicos y del vehículo. La reparación in vivo es prometedora, pero sigue siendo limitada por la duración del seguimiento y los puntos finales de seguridad. La citotoxicidad específica de las perlas a altas dosis y el daño mediado por autofagia siguen estando débilmente respaldados o son hipotéticos hasta que se obtengan datos sobre flujo, ERO, mitocondrias, inflamación y estudios in vivo a largo plazo.
Perspectivas futuras
Las prioridades a corto plazo consisten en estandarizar la caracterización de materiales, identificar los componentes activos de WSM y establecer los requisitos mínimos para el ensayo de flujo autofágico. Se recomienda un protocolo por partida que mida el tamaño de partícula, morfología, potencial zeta, fase cristalina, agregación en medio, perfil de liberación de WSM, liberación de calcio, ERO, potencial de membrana mitocondrial, función lisosomal, flujo autofágico, viabilidad, ALP, Runx2, OPN, OCN y mineralización. Los informes deben especificar la métrica de dosis, condiciones del suero, duración de la exposición, normalización respecto al número de células y si se utilizaron inhibidores del flujo, como la bafilomicina A1 o la cloroquina.
Los objetivos a largo plazo son definir ventanas de dosis personalizadas o específicas para cada defecto, evaluar la seguridad a largo plazo en modelos de animales grandes, comparar la velocidad de degradación con la velocidad de regeneración ósea y completar la validación preclínica multicéntrica. Los criterios de avance o detención deben incluir viabilidad aguda y retardada aceptable, ausencia de especies reactivas de oxígeno (ROS) o lesión mitocondrial persistente, mineralización conservada o aumentada normalizada respecto al número de células, liberación reproducible de WSM, ausencia de inflamación crónica o respuesta de tejido ectópico, perfiles aceptables de metales pesados y endotoxinas, y productos de degradación compatibles con el metabolismo local y sistémico (Figura 2).
Figura 2: Modelo de ventana de dosis para biomateriales derivados de perlas. La zona de exposición baja a moderada representa la ventana putativa que promueve la osteogénesis; la zona media representa una condición de tolerancia sin beneficio claro; la zona de exposición alta o prolongada representa una hipótesis que requiere validación específica para las perlas. Las etiquetas de flechas indican que el tamaño de las partículas, la agregación, la liberación de WSM y la duración de la exposición pueden desplazar los límites de las zonas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Conclusiones
Algunas formulaciones seleccionadas derivadas de perlas y que contienen WSM muestran potencial osteogénico en modelos preclínicos específicos, pero esta evidencia aún no puede generalizarse a todas las formulaciones de nano-perlas o WSM sin pruebas estandarizadas de dosis, liberación, flujo autofágico y seguridad. La evidencia directa más sólida se refiere a la promoción osteogénica en sistemas definidos de células y andamiajes, mientras que la evidencia sobre toxicidad específica de perlas a altas dosis, autofagia disfuncional, inmunogenicidad, riesgo de metales pesados y biosafety crónica es más débil y a menudo se extrapola a partir de materiales comparadores. Por lo tanto, el campo debe considerar a los sistemas WSM y de nano-perlas como candidatos a biomateriales prometedores pero aún no completamente validados, priorizando en estudios futuros la caracterización reproducible, la definición de la ventana de dosis y la evaluación paralela de los parámetros osteogénicos y de seguridad.
Divulgaciones
Los autores no tienen conflictos de interés que declarar.
Agradecimientos
Los autores agradecen al Proyecto de Innovación de Talento Científico y Tecnológico de la Provincia de Hainan por el apoyo. Esta revisión fue financiada por el Proyecto de Innovación de Talento Científico y Tecnológico de la Provincia de Hainan (KJRC2023D25).
Referencias
- Lamghari M, et al. Stimulation of bone marrow cells and bone formation by nacre: in vivo and in vitro studies. Bone. 1999;25(2 Suppl):91S-4S.
- Rousseau M, et al. The water-soluble matrix fraction from the nacre of Pinctada maxima produces earlier mineralization of MC3T3-E1 mouse pre-osteoblasts. Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol. 2003;135(1):1-7.
- Heinemann F, Gummich M, Radmacher M, Fritz M. Modification of CaCO₃ precipitation rates by water-soluble nacre proteins. Mater Sci Eng C. 2011;31(2):99-105.
- Oliveira DV, et al. Identification of proteins with potential osteogenic activity present in the water-soluble matrix proteins from Crassostrea gigas nacre using a proteomic approach. ScientificWorldJournal. 2012;2012:765909.
- Sancho-Tomás M, et al. Calcium carbonate bio-precipitation in counter-diffusion systems using the soluble organic matrix from nacre and sea-urchin spine. Eur J Mineral. 2014;26(4):523-35.
- Li SG, et al. In vivo study on osteogenic efficiency of nHA/gel porous scaffold with nacre water-soluble matrix. Tissue Cell. 2024;88:102347.
- Ruan R, et al. Converting ocean nacre into bone mineral matrix composite for bone regeneration: in vitro and in vivo studies. Mater Des. 2024;245:113271.
- Liu B, et al. 3D printing nacre powder/sodium alginate scaffold loaded with PRF promotes bone tissue repair and regeneration. Biomater Sci. 2024;12(9):2418-33.
- Guo W, et al. Ionic substitution through bredigite doping for microstructure and performance adjustment in DLP 3D-printed TPMS porous HA bone scaffolds. Virtual Phys Prototyp. 2024;19(1).
- Guo W, et al. Biomimetic TPMS porous hydroxyapatite bone scaffolds doped with bioactive glass: digital light processing additive manufacturing, microstructure and performance. Compos Part A Appl Sci Manuf. 2025;193:108870.
- Guo W, et al. Niobium carbide-functionalized polylactic acid bone scaffold with near-infrared light-mediated shape memory and photothermal therapy for complex bone defects. Int J Biol Macromol. 2025;322(Pt 1):146578.
- Guo W, et al. Functionalized degradable soybean oil-based biomimetic porous scaffolds for complex bone defects: vat photopolymerization additive manufacturing, photothermal-mediated shape memory and tumor thermotherapy. Compos Sci Technol. 2026;265:111412.
- Guo W, et al. Multi-element CuFeSe₂ nanoparticle-functionalized 3D-printed polylactic acid scaffolds with photothermal shape memory and therapy for complex bone defects. Ceram Int. 2026. doi:10.1016/j.ceramint.2025.10.016.
- Chaturvedi R, Singha PK, Dey S. Water soluble bioactives of nacre mediate antioxidant activity and osteoblast differentiation. PLoS One. 2013;8(12).
- Xu J, et al. The osteoinductive effect of nano-nacre particles on MC-3T3 E1 preosteoblast through controlled release of water soluble matrix and calcium ions. Dent Mater J. 2019;38(6):981-6.
- Cheng Y, Zhang W, Fan H, Xu P. Water-soluble nano-pearl powder promotes MC3T3-E1 cell differentiation by enhancing autophagy via the MEK/ERK signaling pathway. Mol Med Rep. 2018;18(1):993-1000.
- Suwannasing C, et al. The osteoinductive effect of water-soluble matrix from nano-nacre particles of Haliotis diversicolor abalone on MC3T3-E1 osteoblasts. Appl Sci. 2025;15(6):2907.
- Bernier MC, El Kirat K, Besse M, Morandat S, Vayssade M. Preosteoblasts and fibroblasts respond differently to anatase titanium dioxide nanoparticles: a cytotoxicity and inflammation study. Colloids Surf B Biointerfaces. 2012;90:68-74.
- Inkielewicz-Stepniak I, et al. Titanium dioxide nanoparticles enhance production of superoxide anion and alter the antioxidant system in human osteoblast cells. Int J Nanomedicine. 2015;10:1095-107.
- Jin Y, et al. Oxidative stress-induced apoptosis of osteoblastic MC3T3-E1 cells by hydroxyapatite nanoparticles through lysosomal and mitochondrial pathways. RSC Adv. 2017;7(21):13010-8.
- Suh KS, Lee YS, Seo SH, Kim YS, Choi EM. Effect of zinc oxide nanoparticles on the function of MC3T3-E1 osteoblastic cells. Biol Trace Elem Res. 2013;155(2):287-94.
- Ye M, Shi B. Zirconia nanoparticles-induced toxic effects in osteoblast-like 3T3-E1 cells. Nanoscale Res Lett. 2018;13(1):353.
- Zielinska E, Tukaj C, Radomski MW, Inkielewicz-Stepniak I. Molecular mechanism of silver nanoparticles-induced human osteoblast cell death: protective effect of inducible nitric oxide synthase inhibitor. PLoS One. 2016;11(10).
- Andrée L, et al. Effect of hydroxyapatite nanoparticle crystallinity and colloidal stability on cytotoxicity. ACS Biomater Sci Eng. 2024;10(11):6964-73.
- Steckiewicz KP, Dmochowska M, Megiel E, Barcińska E, Inkielewicz-Stępniak I. Functionalization-dependent cytotoxicity of silver nanoparticles: a comparative study of chlorhexidine and metronidazole conjugates. Biomolecules. 2025;15(6):850.
- Xu J, Ze X, Zhao L, Sheng L, Ze Y. Titanium dioxide nanoparticles oral exposure induce osteoblast apoptosis, inhibit osteogenic ability and increase lipogenesis in mouse. Ecotoxicol Environ Saf. 2024;277:116367.
- Porter GC, et al. Endocytosed silver nanoparticles degrade in lysosomes to form secondary nanoparticle structures during expression of autophagy genes in osteogenic cells. Nanomedicine. 2021;33:102355.
- Chinese Pharmacopoeia Commission. Pharmacopoeia of the People’s Republic of China. Vol 1. Chinese Pharmacopoeia pearl powder quality standard. China Medical Science Press; Beijing; 2025.
- Wang X, Feng Z, Li J, Chen L, Tang W. High glucose induces autophagy of MC3T3-E1 cells via ROS-AKT-mTOR axis. Mol Cell Endocrinol. 2016;429:62-72.
- Liu W, et al. Dexamethasone-induced production of reactive oxygen species promotes apoptosis via endoplasmic reticulum stress and autophagy in MC3T3-E1 cells. Int J Mol Med. 2018;41(4):2028-36.
- Wang S, et al. Excessive production of mitochondrion-derived reactive oxygen species induced by titanium ions leads to autophagic cell death of osteoblasts via the SIRT3/SOD2 pathway. Mol Med Rep. 2020;22(1):257-64.
- Ruolan W, Liangjiao C, Longquan S. The mTOR/ULK1 signaling pathway mediates the autophagy-promoting and osteogenic effects of dicalcium silicate nanoparticles. J Nanobiotechnology. 2020;18(1):119.
- She C, Zhu LQ, Zhen YF, Wang XD, Dong QR. Activation of AMPK protects against hydrogen peroxide-induced osteoblast apoptosis through autophagy induction and NADPH maintenance: new implications for osteonecrosis treatment? Cell Signal. 2014;26(1):1-8.
- Zuo X, et al. Protective effect of photobiomodulation against hydrogen peroxide-induced oxidative damage by promoting autophagy through inhibition of PI3K/AKT/mTOR pathway in MC3T3-E1 cells. Oxid Med Cell Longev. 2022;2022:7223353.
- Shi Y, et al. Monotropein attenuates oxidative stress via Akt/mTOR-mediated autophagy in osteoblast cells. Biomed Pharmacother. 2020;121:109566.
- Chen F, et al. 5-(3′,4′-dihydroxyphenyl)-γ-valerolactone, a microbiota metabolite of flavan-3-ols, activates SIRT1-mediated autophagy to attenuate H₂O₂-induced inhibition of osteoblast differentiation in MC3T3-E1 cells. Free Radic Biol Med. 2023;208:309-18.
- Ling Z, et al. Copper-doped bioactive glass promotes matrix vesicles-mediated biomineralization via osteoblast mitophagy and mitochondrial dynamics during bone regeneration. Bioact Mater. 2025;46:195-212.
- Ha SW, Weitzmann MN, Beck GR Jr. Bioactive silica nanoparticles promote osteoblast differentiation through stimulation of autophagy and direct association with LC3 and p62. ACS Nano. 2014;8(6):5898-910.
- Kang C, et al. Involvement of autophagy in tantalum nanoparticle-induced osteoblast proliferation. Int J Nanomedicine. 2017;12:4323-33.
- Kang C, et al. Assessment of tantalum nanoparticle-induced MC3T3-E1 proliferation and underlying mechanisms. J Mater Sci Mater Med. 2021;32(11):133.
- Li L, et al. Nanotopography on titanium promotes osteogenesis via autophagy-mediated signaling between YAP and β-catenin. Acta Biomater. 2019;96:674-85.