Esta revisão avalia o pó de pérola, a nácar e a matriz solúvel em água derivada da nácar (WSM) como candidatos a biomateriais osteogênicos. Enfatiza evidências mais fortes específicas da pérola para atividade osteogênica do que para citotoxicidade em altas doses ou lesão mediada por autofagia, e identifica a necessidade de caracterização padronizada, testes de resposta à dose, ensaios de estresse, validação do fluxo autofágico e avaliação de segurança in vivo de longo prazo.
Artigo de revisão
Pó de Nano-Pérolas e Matriz Hidrossolúvel Derivada de Nácar na Osteogênese: Evidências, Lacunas Mecanísticas e Considerações de Segurança
Neste artigo
Resumo
Resumo
O pó de pérola, a nácar e a matriz solúvel em água derivada da nácar (WSM) são materiais naturais mineral-orgânicos com relevância crescente para a pesquisa em regeneração óssea. Sua atividade biológica parece depender não apenas do teor de carbonato de cálcio, mas também de componentes solúveis da matriz que podem influenciar o comportamento dos osteoblastos, a deposição mineral e as respostas celulares ao estresse. Esta revisão narrativa compara estudos específicos de osteogênese com pérolas em modelos celulares, com suporte estrutural (scaffold) e de reparo de defeitos, com estudos selecionados de nanopartículas comparadoras, utilizados para delimitar questões não resolvidas sobre segurança. A literatura específica sobre pérolas geralmente apoia a atividade osteogênica, particularmente em modelos de pré-osteoblastos ou linhagem de osteoblastos e em materiais contendo WSM, mas as evidências permanecem heterogêneas, pois diferem entre os estudos quanto à espécie de origem, método de extração, tamanho das partículas, comportamento de liberação, dose e seleção de pontos finais. As evidências que associam o pó de pérola nanoestruturado à diferenciação osteogênica mediada por autofagia são promissoras, especialmente em modelos MC3T3-E1, mas a literatura atual específica sobre pérolas fornece evidências limitadas e diretas sobre toxicidade em altas doses, fluxo autofágico prejudicado, imunogenicidade, riscos relacionados a metais pesados, reparo sincronizado com degradação ou biossegurança crônica. Trabalhos futuros devem integrar caracterização do material, testes de resposta à dose, parâmetros de estresse oxidativo e mitocondrial, análise do fluxo autofágico e pontos finais osteogênicos em um único delineamento experimental. Tais estudos serão necessários para determinar se formulações baseadas em WSM ou em pérolas nanoestruturadas podem oferecer uma janela osteogênica reprodutível e segura para o desenvolvimento de biomateriais regenerativos ósseos.
Introdução
A reparação óssea tem duas necessidades básicas. Um material precisa preencher o defeito e também ajudar as células da linhagem de osteoblastos a produzir matriz extracelular e mineral. Lamghari et al. demonstraram que a nácar estimula células da medula óssea e favorece a formação óssea. Rousseau mostrou que uma fração da matriz solúvel em água (WSM) da nácar faz com que a mineralização de pré-osteoblastos MC3T3-E1 comece mais cedo1,2. Enxertos autólogos, aloenxertos, hidroxiapatita e fosfato tricálcico beta continuam úteis, mas podem ser limitados por morbidade no local doador, disponibilidade, integração variável, fragilidade, remodelação lenta ou sinalização biológica insuficiente. Por isso, materiais derivados de pérolas estão sendo estudados como alternativas naturais ativas, mineral-orgânicas, e não apenas como preenchedores simples de carbonato de cálcio.
Pérola e nácar são relacionadas, mas não idênticas. O pó de pérola é produzido a partir do corpo da pérola e contém carbonato de cálcio com uma fração orgânica menor, enquanto o nácar é a camada interna da concha conhecida como madrepérola, com uma arquitetura lamelar altamente organizada de aragonita e material orgânico. O WSM derivado de nácar é uma fração solúvel extraída dessa matriz. Essas diferenças são importantes porque a exposição ao pó integral, à exposição ao extrato solúvel, à incorporação em scaffolds e à exposição a partículas em escala nanométrica podem gerar perfis de liberação distintos, padrões de contato celular e resultados biológicos diferentes.
Esta revisão utiliza estudos com nanopartículas comparadoras apenas como sinais de perigo e evidências geradoras de hipóteses. Dióxido de titânio, prata, hidroxiapatita, zircônia e outras nanopartículas não perolizadas podem aumentar as espécies reativas de oxigênio (ROS), comprometer as mitocôndrias, estressar os lisossomos e alterar a autofagia em modelos relacionados a osteoblastos. Esses efeitos devem orientar testes de segurança específicos para pérolas, mas não devem ser interpretados como evidência direta de que o pó de pérola nanoestruturado produz o mesmo padrão de lesão.
Revisão e perspetiva
Composição e bioatividade do pó de pérola, nácar e matriz solúvel em água
O nácar não é simplesmente carbonato de cálcio. O material da concha contém matrizes orgânicas solúveis e insolúveis dentro da fase mineral. As proteínas solúveis do nácar podem modificar a precipitação de carbonato de cálcio, e estudos proteômicos da matriz solúvel em água (WSM) identificaram proteínas com possível atividade osteogênica, incluindo ligação a minerais, organização da matriz e sinalização semelhante à de fatores de crescimento3,4,5. Assim, as alegações sobre a bioatividade da WSM devem especificar a espécie, o método de extração, a fração e o modelo utilizados, em vez de tratar a WSM como um material único e intercambiável.
Preparação e caracterização do pó nano-perolado
Uma lista mínima de verificação de caracterização deve ser relatada antes dos testes biológicos: espécie e tecido de origem, método de esterilização, distribuição do tamanho das partículas, morfologia, fase cristalina, potencial zeta, estabilidade da dispersão no meio de cultura, estado de agregação, presença de endotoxinas ou carga microbiana quando relevante, teor de WSM, perfil proteico, liberação de íons cálcio, cinética de liberação de WSM e reprodutibilidade entre lotes. Os estudos também devem incluir controles que separem os efeitos do carbonato de cálcio dos efeitos da matriz orgânica, como partículas contendo apenas carbonato de cálcio, WSM esgotado de proteínas ou tratado com enzimas, controles não perolados com tamanho de partícula equivalente, controles contendo apenas o suporte e controles contendo apenas WSM, quando aplicável.
Trabalhos recentes com scaffolds também mostram que materiais derivados de pérolas podem ser integrados a estratégias modernas de fabricação. A matriz de nácar, o pó de nácar e as fases miméticas do nácar foram incorporadas a scaffolds porosos, estratificados e impressos6,7,8. Os estudos sobre fabricação aditiva recomendados durante a revisão destacam ainda mais arquitetura controlada, comportamento com memória de forma, funcionalidade fototérmica e reforço de compósitos como direções de projeto relevantes para defeitos complexos9,10,11,12,13. Para biomateriais derivados de pérolas, esses métodos devem ser avaliados juntamente com o comportamento de liberação e pontos finais de estresse celular, porque a arquitetura do scaffold pode alterar tanto a sinalização osteogênica quanto a exposição citotóxica.
Efeitos osteogênicos de materiais derivados de pérolas
A força das evidências osteogênicas deve ser interpretada pela hierarquia dos pontos finais. A viabilidade e a proliferação celular indicam tolerância, mas não comprovam a osteogênese. A fosfatase alcalina (ALP) e o fator de transcrição relacionado ao Runt 2 (Runx2) indicam diferenciação inicial. Colágeno I, osteopontina (OPN), osteocalcina (OCN) e proteína morfogenética óssea-2 (BMP-2) fornecem evidências posteriores de sinalização relacionada à matriz. A coloração com vermelho de alizarina e o depósito mineral apoiam a maturação, especialmente quando normalizados ao número de células. A imagem in vivo, a histologia, a integração mecânica e o fechamento do defeito fornecem evidências mais fortes de reparo do que alterações isoladas em marcadores. Vários relatos específicos sobre pérolas apoiam pontos finais osteogênicos precoces e tardios, mas a normalização ao número de células, a cinética de liberação e a segurança tecidual a longo prazo ainda são relatadas de forma inconsistente1,6,7,8,14,15,16,17.
| Tipo de estudo/evidência | Material/modelo | Dose ou duração | Parâmetros osteogênicos | Marcadores de autofagia medidos | Nível de evidência/limitações |
| Estudo original1 | Nácar; células da medula e formação óssea in vivo | NR | Formação óssea e resposta celular | Não | Evidência osteogênica direta; relato em modelo antigo |
| Estudo original2 | WSM de nácar; MC3T3-E1 | NR | Mineralização precoce | Não | Sinal específico do WSM; identidade dos componentes incompleta |
| Estudo original14 | Componentes bioativos solúveis em água do nácar; ensaios com osteoblastos | NR | Atividade antioxidante e marcadores de diferenciação | Não | Apoia a bioatividade; padronização da dose limitada |
| Estudo original15 | Partículas de nácar nano; MC3T3-E1 | Liberação controlada de WSM/cálcio; dose comparativa exata não informada (NR) nesta tabela | Marcadores de indução osteogênica | Não | Relaciona a liberação com osteogênese; endpoints de segurança limitados |
| Estudo original16 | Pó nano de pérola solúvel em água; MC3T3-E1 | NR no manuscrito extraído | Marcadores osteogênicos e diferenciação | Sim | Autofagia associada à diferenciação; evidências de fluxo e resgate precisam de expansão |
| Estudos originais com scaffolds6-8 | WSM/pó de nácar/compostos derivados de nácar em modelos de scaffold ou de defeito | NR ou específico do modelo | Mineralização, histologia, reparo de defeito | Geralmente não | Relevante para a translação; arquitetura do scaffold confunde o efeito do componente |
Tabela 1: Estudos representativos com materiais derivados de pérolas em osteogênese e reparo ósseo. A tabela distingue estudos originais de evidências mais amplas sobre scaffolds e utiliza NR para detalhes não relatados na fonte extraída. Abreviações: ALP = fosfatase alcalina; OCN = osteocalcina; OPN = osteopontina; BMP-2 = proteína morfogenética óssea 2; ARS = coloração com vermelho de alizarina; NR = não relatado.
Citotoxicidade, estresse oxidativo e estresse mitocondrial
Os dados de nanopartículas comparadoras são relevantes por meio de variáveis de exposição transferíveis: tamanho das partículas, número de partículas, agregação, carga superficial, coroa proteica, via de captação, carga lisossomal, métrica da dose, duração da exposição, produção de espécies reativas de oxigênio (ROS), potencial da membrana mitocondrial e pontos finais de apoptose ou necrose. No entanto, eles não são diretamente transferíveis para composição específica do material, liberação de WSM, sinalização mediada por proteínas, biodegradação ou imunogenicidade. Assim, estudos específicos com pérolas devem testar diretamente os mesmos pontos finais de estresse, em vez de adotar conclusões sobre toxicidade obtidas com materiais não relacionados a pérolas18,19,20,21,22,23,24,25,26,27.
Questões de segurança relacionadas à translação clínica
A translação clínica exige a avaliação de questões de segurança para além da citotoxicidade de nanopartículas em curto prazo. O pó de pérola e as preparações derivadas de nácar devem ser analisados quanto à presença de resíduos de metais pesados, incluindo chumbo, mercúrio, cádmio e arsênio, e os limites devem estar em conformidade com os requisitos farmacopeicos ou de qualidade de biomateriais28. O WSM também contém proteínas heterólogas derivadas da concha, portanto, devem ser avaliadas a imunogenicidade, a ativação do complemento, a polarização de macrófagos e a memória inflamatória. A taxa de degradação deve ser compatível com a taxa de regeneração óssea, e os produtos de degradação devem ser rastreados nos tecidos locais, sangue, fígado, rim e vias de excreção. Ainda são necessários estudos em animais de grande porte com defeitos sob carga ou clinicamente relevantes antes que a segurança crônica possa ser generalizada.
Autofagia como resposta celular ao estresse
A autofagia é um processo de reciclagem baseado em lisossomos. A autofagia protetora refere-se à formação aumentada e à eliminação de autofagossomos que preservam a viabilidade, a qualidade mitocondrial, o equilíbrio redox e a capacidade de diferenciação. A autofagia disfuncional refere-se ao bloqueio do fluxo, sobrecarga lisossomal excessiva, acúmulo de LC3-II ou p62 sem eliminação, ou morte associada à autofagia e perda da função osteogênica. Alterações isoladas na proteína 1 da cadeia leve do microtúbulo associado à proteína 1 (LC3), sequestossoma 1 (p62) e Beclin-1 não conseguem distinguir esses estados; são necessários bafilomicina A1, cloroquina, modulação genética, análise de curso temporal e delineamentos de resgate da viabilidade para validar o fluxo e a causalidade29,30,31,32.
Vias moleculares pelas quais o WSM pode regular a autofagia
O mecanismo específico mais direto relacionado a pérolas é a autofagia associada à proteína quinase ativada por mitógeno/quinase regulada por sinal extracelular (MEK/ERK) e a resposta de diferenciação relatada em células MC3T3-E116. A literatura mais ampla sobre osteoblastos e biomateriais sugere possível interação com a proteína quinase ativada por AMP (AMPK), a via de sinalização fosfoinositídeo 3-quinase/proteína quinase B/alvo mamífero da rapamicina (PI3K/AKT/mTOR), sirtuína 1 (SIRT1), sinalização da proteína quinase ativada por mitógeno sensível a espécies reativas de oxigênio (MAPK), proteína associada ao Yes (YAP)/beta-catenina, mTOR/quinase 1 ativadora de autofagia semelhante à unc-51 (ULK1) e vias relacionadas à mitofagia29,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41. Atualmente, os receptores e componentes do WSM que iniciam esses sinais ainda não estão suficientemente definidos. Com base em evidências proteômicas, entradas candidatas incluem proteínas que se ligam a minerais, proteínas semelhantes à osteocalcina ou organizadoras da matriz e motivos de sinalização relacionados à família do fator de crescimento transformador-beta, mas essas ligações propostas exigem experimentos de fracionamento, bloqueio de receptores, perturbação genética e resgate.
Duplo papel da autofagia na diferenciação osteogênica
As evidências específicas de pérolas mostram principalmente o aspecto benéfico. Cheng et al. relataram que o pó nano de pérola solúvel em água aumentou os marcadores osteogênicos em células MC3T3-E1 e que a inibição da autofagia enfraqueceu a resposta de diferenciação16. Isso apoia uma associação e uma possível contribuição da autofagia nesse modelo. No entanto, isso não deve ser considerado como prova de que a autofagia é o mediador causal universal para todas as formulações derivadas de pérolas, pois inibidores farmacológicos podem ter efeitos fora do alvo, e muitos estudos não combinaram a validação do fluxo autofágico com abordagens genéticas ou de resgate.
| Contexto | Dados do marcador de autofagia | Método de ensaio do fluxo de autofagia | Resultado | Interpretação |
| Pó nano-perolado solúvel em água; MC3T3-E1 | Alterações na via LC3/p62 relatadas | Validação do fluxo incompletamente relatada no manuscrito extraído | Marcadores osteogênicos mais elevados; resposta enfraquecida pelo inibidor | Associação específica da pérola com diferenciação |
| Estresse oxidativo/metabólico em osteoblastos | Alterações em LC3, p62, Beclin-1, AMPK ou PI3K/AKT/mTOR | Variável; frequentemente necessário bafilomicina A1/cloroquina | Proteção ou apoptose dependendo do estresse | Define autofagia protetora versus disfuncional |
| Estudos comparativos com titânio/prata/sílica/tântalo/silicato de dicalcium | Alterações em LC3/p62 e vias associadas | Variável; alguns ensaios de fluxo ou modulação | Osteogênese, proliferação ou lesão | Geração de hipóteses para estudos com pérolas |
| Futuras formulações derivadas de pérolas | LC3-II, p62, Beclin-1, marcadores de mitofagia | Necessário: inibidor lisossômico combinado com curso temporal, genético/resgate quando viável | Viabilidade, ERO, potencial mitocondrial, mineralização | Necessário para classificar resposta adaptativa, neutra ou prejudicial |
Tabela 2: Evidências de autofagia relevantes para as respostas de osteoblastos e biomateriais. A tabela separa estudos baseados apenas em marcadores daqueles que exigem validação de fluxo, e distingue evidências específicas de pérolas de hipóteses derivadas de comparadores. Abreviações: LC3 = cadeia leve 1 da proteína associada a microtúbulos 1; p62 = sequestossoma 1; TEM = microscopia eletrônica de transmissão; NR = não relatado.
Eixo citotoxicidade-autofagia-osteogênese mediado por WSM
O eixo proposto é um modelo testável, não uma via estabelecida. A parte diretamente específica ao nácar é a exposição ao WSM ou ao nácar nano associada a marcadores osteogênicos em modelos celulares e de suporte selecionados. A parte derivada da comparação é o possível ramo de alto estresse envolvendo ERO, lesão mitocondrial, sobrecarga lisossomal e autofagia bloqueada. A hipótese a ser validada é que a autofagia adaptativa transita para autofagia disfuncional e osteogênese reduzida em um limiar específico.
Com base na lógica de dose-resposta disponível, três zonas provisórias podem orientar os experimentos. Uma zona de promoção da osteogênese preservaria a viabilidade, manteria o potencial da membrana mitocondrial, evitaria o acúmulo tardio de ERO, mostraria fluxo autofágico completo e aumentaria a mineralização após a normalização pelo número de células. Uma zona sem efeito aparente mostraria tolerância ao material sem ganho osteogênico significativo. Uma zona de toxicidade/lesão mostraria diminuição da viabilidade, ERO persistentes, disfunção mitocondrial, acúmulo de p62 ou fluxo bloqueado, ativação inflamatória e redução dos parâmetros osteogênicos. O tamanho das partículas, o estado de agregação, a duração da exposição e a taxa de liberação do WSM podem deslocar essas zonas (Figura 1).
Figura 1: Enquadramento baseado em evidências da citotoxicidade do WSM com eixo autofagia-osteogênese. Setas sólidas indicam relações apoiadas por estudos específicos sobre pérolas, incluindo efeitos selecionados da matriz solúvel em água (WSM) ou de nanopérolas sobre marcadores osteogênicos. Setas tracejadas indicam ligações hipotéticas ou derivadas de comparação, incluindo acúmulo de espécies reativas de oxigênio (ROS), lesão mitocondrial, sobrecarga lisossomal, autofagia bloqueada e redução da osteogênese. Abreviações: WSM = matriz solúvel em água; ROS = espécies reativas de oxigênio. Clique aqui para visualizar uma versão maior desta figura.
Desafios e limitações
Este artigo é uma revisão narrativa e não uma revisão sistemática. Os estudos foram selecionados para mapear evidências específicas sobre pérolas relacionadas à osteogênese, evidências sobre a composição da nácar/MSB, modelos de scaffolds e de reparo de defeitos, e estudos comparativos com nanopartículas relevantes ao estresse oxidativo, lesão mitocondrial e autofagia. Nenhuma meta-análise formal, pontuação de risco de viés ou protocolo sistemático exaustivo de busca foi realizado. Portanto, a revisão deve ser interpretada melhor como um mapa de evidências e uma agenda de pesquisa, e não como uma estimativa quantitativa do tamanho do efeito.
A força das evidências varia conforme a alegação. A atividade osteogênica direta em materiais derivados de pérolas selecionados é moderadamente comprovada. Os efeitos específicos do WSM são plausíveis, mas dependem da preparação. O benefício mediado por scaffolds é apenas moderadamente comprovado e é confundido por efeitos arquiteturais e do veículo. A reparação in vivo é promissora, mas ainda limitada pela duração do acompanhamento e pelos desfechos de segurança. A citotoxicidade em altas doses específica de pérolas e os danos mediados por autofagia permanecem pouco comprovados ou hipotéticos até que sejam coletados dados sobre fluxo, ERO, mitocôndrias, inflamação e estudos in vivo de longo prazo.
Perspectivas futuras
As prioridades de curto prazo são padronizar a caracterização dos materiais, identificar os componentes ativos dos WSM e estabelecer requisitos mínimos para o ensaio de fluxo autofágico. Um protocolo recomendado com o mesmo lote deve medir tamanho das partículas, morfologia, potencial zeta, fase cristalina, agregação no meio, perfil de liberação do WSM, liberação de cálcio, ERO, potencial da membrana mitocondrial, função lisossomal, fluxo autofágico, viabilidade, ALP, Runx2, OPN, OCN e mineralização. Os relatórios devem informar a métrica da dose, condição de soro, duração da exposição, normalização pelo número de células e se inibidores do fluxo, como bafilomicina A1 ou cloroquina, foram utilizados.
Os objetivos de longo prazo são definir janelas de dose personalizadas ou específicas para cada defeito, avaliar a segurança em longo prazo em modelos de animais grandes, comparar a taxa de degradação com a taxa de regeneração óssea e concluir a validação pré-clínica multicêntrica. Os critérios de prosseguimento ou interrupção devem incluir viabilidade aguda e tardia aceitável, ausência de ERO persistentes ou lesão mitocondrial, mineralização preservada ou aumentada normalizada pelo número de células, liberação reprodutível de WSM, ausência de inflamação crônica ou resposta tecidual ectópica, perfis aceitáveis de metais pesados e endotoxinas e produtos de degradação compatíveis com o metabolismo local e sistêmico (Figura 2).
Figura 2: Modelo de janela de dose para biomateriais derivados de pérola. A zona de exposição baixa a moderada representa a janela putativa de promoção da osteogênese; a zona intermediária representa tolerância sem benefício claro; a zona de exposição alta ou prolongada representa uma hipótese que exige validação específica para pérolas. As legendas das setas indicam que o tamanho das partículas, agregação, liberação de WSM e duração da exposição podem deslocar os limites das zonas. Clique aqui para visualizar uma versão maior desta figura.
Conclusões
Algumas formulações derivadas de pérolas e contendo WSM demonstram potencial osteogênico em modelos pré-clínicos específicos, mas essas evidências ainda não podem ser generalizadas para todas as formulações de nano-pérola ou WSM sem testes padronizados de dose, liberação, fluxo autofágico e segurança. As evidências diretas mais fortes referem-se à promoção osteogênica em sistemas definidos de células e scaffolds, enquanto as evidências sobre toxicidade específica de altas doses de pérola, autofagia disfuncional, imunogenicidade, risco de metais pesados e biossegurança crônica permanecem mais fracas e, muitas vezes, extrapoladas de materiais comparadores. O campo deve, portanto, tratar os sistemas WSM e nano-pérola como candidatos promissores, mas ainda não completamente validados, priorizando em estudos futuros a caracterização reprodutível, a definição da janela de dose e a avaliação paralela de desfechos osteogênicos e de segurança.
Divulgações
Os autores não têm conflitos de interesse a declarar.
Agradecimentos
Os autores agradecem o apoio do Projeto de Inovação em Talentos Científicos e Tecnológicos da Província de Hainan. Esta revisão foi financiada pelo Projeto de Inovação em Talentos Científicos e Tecnológicos da Província de Hainan (KJRC2023D25).
Referências
- 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.