Обзорная статья

Нанопорошок жемчуга и водорастворимая матрица на основе перламутра в остеогенезе: доказательства, пробелы в механизмах и вопросы безопасности

65 просмотров

⸱

DOI:

10.3791/72185

⸱

3 сентября 2026 г.

 ,  , 
1Department of Periodontology, The First Affiliated Hospital of Hainan University, 2Department of Oral Implantation, The First Affiliated Hospital of Hainan University, 3Department of Oral and Maxillofacial Surgery, The First Affiliated Hospital of Hainan University

В этой статье

Краткое содержание

В данном обзоре оценивается пригодность порошка жемчуга, перламутра и производного от перламутра водорастворимого матрикса (WSM) в качестве кандидатов на роль остеогенных биоматериалов. В работе подчеркивается, что доказательства остеогенной активности жемчуга более убедительны, чем данные о цитотоксичности при высоких дозах или повреждениях, опосредованных аутофагией; также определены потребности в стандартизированной характеристике, тестировании зависимости «доза-ответ», анализах на стресс, валидации аутофагического потока и более длительной оценке безопасности in vivo.

Аннотация

Жемчужный порошок, перламутр и водорастворимый матрикс (WSM), полученный из перламутра, представляют собой природные минерально-органические материалы, имеющие растущее значение для исследований в области регенерации костной ткани. Их биологическая активность, по-видимому, зависит не только от содержания карбоната кальция, но и от растворимых компонентов матрикса, которые могут влиять на поведение остеобластов, отложение минералов и клеточные ответы на стресс. В данном описательном обзоре проводится сравнение исследований остеогенного действия жемчуга на моделях клеток, скаффолдов и восстановления дефектов с отдельными исследованиями наночастиц-компараторов, используемых для формулирования нерешенных вопросов безопасности. Литература, посвященная конкретно жемчугу, в целом подтверждает остеогенную активность, особенно в моделях преостеобластов или клеток линии остеобластов, а также в материалах, содержащих WSM, однако имеющиеся данные остаются неоднородными, поскольку в разных исследованиях различаются вид источника, метод экстракции, размер частиц, характер высвобождения, доза и выбор конечных точек. Данные, связывающие нанопорошок жемчуга с остеогенной дифференцировкой, связанной с аутофагией, выглядят многообещающе, особенно в моделях MC3T3-E1, но в существующей литературе по жемчугу представлены ограниченные прямые доказательства токсичности при высоких дозах, нарушения аутофагического потока, иммуногенности, рисков, связанных с тяжелыми металлами, соответствия скорости деградации и восстановления или долгосрочной биобезопасности. Будущие работы должны объединять характеристику материалов, тестирование зависимости «доза-ответ», показатели окислительного стресса и митохондриальную активность, анализ аутофагического потока и остеогенные конечные точки в рамках единого экспериментального плана. Такие исследования будут необходимы для определения того, могут ли препараты на основе WSM или наножемчуга обеспечить воспроизводимое и безопасное остеогенное «окно» для разработки биоматериалов для регенерации кости.

Введение

Восстановление костной ткани требует решения двух основных задач. Материал должен заполнить дефект, а также помочь клеткам остеобластного ряда в формировании внеклеточного матрикса и минерализации. Lamghari et al. показали, что перламутр стимулирует клетки костного мозга и способствует костеобразованию. Rousseau продемонстрировал, что водорастворимая матричная (WSM) фракция перламутра ускоряет начало минерализации преостеобластов MC3T3-E11,2. Традиционные аутотрансплантаты, аллотрансплантаты, гидроксиапатит и бета-трикальцийфосфат остаются полезными, однако их применение может быть ограничено заболеваемостью в месте забора донорского материала, ограниченным запасом, вариабельностью интеграции, хрупкостью, медленным ремоделированием или недостаточной биологической сигнализацией. В связи с этим материалы из жемчуга изучаются как активные природные минерально-органические альтернативы, а не просто как наполнители на основе карбоната кальция.

Жемчуг и перламутр взаимосвязаны, но не идентичны. Жемчужный порошок получают из тела жемчужины, и он содержит карбонат кальция с меньшей органической фракцией, в то время как перламутр представляет собой слой раковины с высокоорганизованной арагонитово-органической ламеллярной структурой. WSM, полученный из перламутра, представляет собой растворимую фракцию, экстрагированную из этого матрикса. Эти различия имеют значение, поскольку воздействие цельного порошка, воздействие растворимого экстракта, включение в скаффолд и воздействие наночастиц могут приводить к различным профилям высвобождения, паттернам контакта с клетками и биологическим результатам.

В данном обзоре исследования наночастиц-компараторов используются только в качестве сигналов об опасности и доказательств для выдвижения гипотез. Диоксид титана, серебро, гидроксиапатит, диоксид циркония и другие наночастицы, не являющиеся жемчужными, могут повышать уровень активных форм кислорода (ROS), повреждать митохондрии, вызывать стресс лизосом и изменять аутофагию в моделях, связанных с остеобластами. Эти эффекты должны определять направление специфического тестирования безопасности жемчуга, однако их не следует интерпретировать как прямое доказательство того, что нанопорошок жемчуга вызывает аналогичный характер повреждений.

Обзор и перспектива

Состав и биоактивность жемчужного порошка, перламутра и водорастворимого матрикса
Перламутр не является просто карбонатом кальция. Материал раковины содержит растворимые и нерастворимые органические матриксы внутри минеральной фазы. Растворимые белки перламутра могут модифицировать осаждение карбоната кальция, а протеомные исследования WSM выявили белки с возможной остеогенной активностью, включая связывание минералов, организацию матрикса и сигнализацию, подобную факторам роста3,4,5. Следовательно, заявления о биоактивности WSM должны содержать указание вида, метода экстракции, фракции и используемой модели, а не рассматривать WSM как единый взаимозаменяемый материал.

Приготовление и характеристика порошка наножемчуга
Перед проведением биологических испытаний необходимо представить минимальный контрольный список характеристик: исходный вид и ткань, метод стерилизации, распределение частиц по размерам, морфология, кристаллическая фаза, дзета-потенциал, стабильность дисперсии в культуральной среде, состояние агрегации, статус эндотоксинов или биологическая нагрузка (где применимо), содержание WSM, профиль белков, высвобождение ионов кальция, кинетика высвобождения WSM и воспроизводимость от партии к партии. Исследования также должны включать контроли, позволяющие отделить эффекты карбоната кальция от эффектов органического матрикса, такие как частицы, состоящие только из карбоната кальция, WSM, обедненный белком или обработанный ферментами, контроли с частицами соответствующего размера, не являющимися жемчугом, контроли только с каркасом и контроли только с WSM, где это применимо.

Недавние работы по созданию скаффолдов также показывают, что материалы на основе жемчуга могут быть интегрированы с современными стратегиями производства. WSM перламутра, порошок перламутра и фазы, имитирующие перламутр, включались в пористые, слоистые и напечатанные скаффолды6,7,8. Исследования в области аддитивного производства, рекомендованные в ходе обзора, дополнительно подчеркивают, что контролируемая архитектура, эффект памяти формы, фототермическая функциональность и композитное армирование являются актуальными направлениями проектирования для устранения сложных дефектов9,10,11,12,13. Для биоматериалов на основе жемчуга эти методы следует оценивать вместе с профилем высвобождения и конечными точками клеточного стресса, поскольку архитектура скаффолда может изменять как остеогенную сигнализацию, так и воздействие цитотоксических факторов.

Остеогенное воздействие материалов из жемчуга
Степень достоверности остеогенного эффекта следует интерпретировать в соответствии с иерархией конечных точек. Жизнеспособность и пролиферация клеток демонстрируют толерантность, но не доказывают остеогенез. Щелочная фосфатаза (ALP) и Runt-связанный транскрипционный фактор 2 (Runx2) указывают на раннюю дифференцировку. Коллаген I, остеопонтин (OPN), остеокальцин (OCN) и костный морфогенетический белок-2 (BMP-2) служат более поздними доказательствами матрикс-зависимой сигнализации. Окрашивание ализариновым красным и отложение минералов подтверждают созревание, особенно при нормализации по количеству клеток. Визуализация in vivo, гистология, механическая интеграция и закрытие дефекта предоставляют более веские доказательства восстановления, чем изолированные изменения маркеров. В ряде отчетов по материалам из жемчуга подтверждаются ранние и поздние остеогенные конечные точки, однако данные по нормализации по количеству клеток, кинетике высвобождения и долгосрочной безопасности тканей до сих пор приводятся непоследовательно1,6,7,8,14,15,16,17.

Тип исследования/доказательствМатериал/модельДоза или продолжительностьОстеогенные конечные точкиИзмеряемые маркеры аутофагииУровень/ограничения доказательности
Оригинальное исследование1Перламутр; клетки костного мозга и формирование кости in vivoНРКостеобразование и клеточный ответНетПрямые доказательства остеогенеза; отчетность по более старой модели
Оригинальное исследование2Перламутровый WSM; MC3T3-E1NRРанняя минерализацияНетспецифический сигнал WSM; идентификация компонентов неполная
Оригинальное исследование14Водорастворимые биоактивные вещества перламутра; анализы с использованием остеобластовNRАнтиоксидантная активность и маркеры дифференцировкиНетПоддерживает биоактивность; стандартизация дозы ограничена
Оригинальное исследование15Наночастицы искусственного перламутра; MC3T3-E1Контролируемое высвобождение WSM/кальция; точная сравнительная доза NR в данной таблицеМаркеры остеогенной индукцииНетСвязь высвобождения с остеогенезом; ограниченность конечных точек безопасности
Оригинальное исследование16Водорастворимый порошок наножемчуга; MC3T3-E1НР в извлеченной рукописиОстеогенные маркеры и дифференцировкаДаАутофагия, связанная с дифференцировкой; данные о потоке и восстановлении функций требуют расширения
Оригинальные исследования каркасов6-8Композиты на основе WSM/порошка перламутра/перламутра в моделях скаффолдов или дефектовNR или специфичный для моделиМинерализация, гистология, восстановление дефектаОбычно нетТрансляционно значимые аспекты; архитектура скаффолда искажает эффект компонентов

Таблица 1: Репрезентативные исследования материалов на основе жемчуга в остеогенезе и восстановлении костной ткани.В таблице оригинальные исследования отделены от более общих данных по скаффолдам; аббревиатура NR используется для деталей, не указанных в первоисточнике. Сокращения: ALP = щелочная фосфатаза; OCN = остеокальцин; OPN = остеопонтин; BMP-2 = костный морфогенетический белок 2; ARS = окрашивание ализариновым красным; NR = не сообщается.

Цитотоксичность, окислительный стресс и митохондриальный стресс
Данные по сравнению наночастиц актуальны в контексте переносимых переменных воздействия: размера частиц, количества частиц, агрегации, поверхностного заряда, белковой короны, пути поглощения, лизосомальной нагрузки, метрики дозы, продолжительности воздействия, продукции ROS, митохондриального мембранного потенциала, а также конечных точек апоптоза или некроза. Они не могут быть напрямую перенесены на специфический состав материала, высвобождение WSM, белок-опосредованную передачу сигналов, биодеградацию или иммуногенность. Следовательно, в работах по изучению перламутра следует напрямую тестировать те же конечные точки стресса, а не заимствовать выводы о токсичности материалов, не являющихся перламутром18,19,20,21,22,23,24,25,26,27.

Вопросы безопасности, связанные с клиническим внедрением
Клиническое внедрение требует решения вопросов безопасности, выходящих за рамки краткосрочной цитотоксичности наночастиц. Препараты на основе жемчужного порошка и перламутра должны быть проверены на наличие остатков тяжелых металлов, включая свинец, ртуть, кадмий и мышьяк, а установленные пределы должны соответствовать фармакопейным требованиям или стандартам качества биоматериалов28. WSM также содержит гетерологичные белки, полученные из раковин, поэтому необходимо оценить иммуногенность, активацию комплемента, поляризацию макрофагов и воспалительную память. Скорость деградации должна соответствовать скорости регенерации кости, а пути распределения продуктов распада должны быть прослежены в локальных тканях, крови, печени, почках и путях экскреции. Перед тем как делать общие выводы о хронической безопасности, все еще необходимы исследования на крупных животных с применением нагруженных или клинически значимых дефектов.

Аутофагия как клеточный ответ на стресс
Аутофагия представляет собой лизосомный процесс рециклирования. Под защитной аутофагией понимают усиленное образование и клиренс аутофагосом, которые поддерживают жизнеспособность, качество митохондрий, редокс-баланс и дифференцировочный потенциал. Дисфункциональная аутофагия характеризуется блокированием потока, избыточной лизосомной нагрузкой, накоплением LC3-II или p62 без их последующего клиренса, а также аутофагия-ассоциированной гибелью клеток и потерей остеогенной функции. Изменения уровней легкой цепи микротрубочко-ассоциированного белка 1 (LC3), секвестосомы 1 (p62) и Beclin-1 сами по себе не позволяют разграничить эти состояния; для подтверждения потока и причинно-следственной связи необходимы использование бафиломицина A1, хлорохина, генетическая модуляция, анализ временного курса и схемы восстановления жизнеспособности29,30,31,32.

Молекулярные пути, посредством которых WSM может регулировать аутофагию
Наиболее прямым специфическим для жемчуга механизмом остается ответ аутофагии и дифференцировки, связанный с киназой, активируемой митогеном, киназой киназы/внеклеточной сигнал-регулируемой киназой (MEK/ERK), описанный в клетках MC3T3-E116. Более широкая литература по остеобластам и биоматериалам предполагает возможное перекрестное взаимодействие с АМФ-активируемой протеинкиназой (AMPK), фосфоинозитид-3-киназой/протеинкиназой B/мишенью рапамицина у млекопитающих (PI3K/AKT/mTOR), сиртуином 1 (SIRT1), чувствительным к ROS сигналингом митоген-активируемой протеинкиназы (MAPK), YAP/бета-катенином, mTOR/ULK1 (аутофагия-активирующей киназой 1, подобной unc-51), а также путями, связанными с митофагией29,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41. В настоящее время рецепторы и компоненты WSM, инициирующие эти сигналы, остаются недостаточно определенными. На основании протеомных данных в качестве потенциальных входных сигналов рассматриваются минерал-связывающие белки, остеокальциноподобные или матрикс-организующие белки, а также сигнальные мотивы, связанные с семейством трансформирующего ростового фактора-бета, однако эти предполагаемые связи требуют подтверждения с помощью фракционирования, блокировки рецепторов, генетического воздействия и экспериментов по восстановлению функции.

Двойственная роль аутофагии в остеогенной дифференцировке
Данные, специфичные для жемчуга, в основном демонстрируют положительную сторону этого процесса. Cheng et al. сообщили, что водорастворимый нанопорошок жемчуга повышал уровень остеогенных маркеров в клетках MC3T3-E1, а ингибирование аутофагии ослабляло ответ дифференцировки16. Это подтверждает связь и возможный вклад аутофагии в данной модели. Однако это не следует рассматривать как доказательство того, что аутофагия является универсальным каузальным медиатором для всех препаратов на основе жемчуга, поскольку фармакологические ингибиторы могут иметь побочные эффекты, а во многих исследованиях валидация потока не была совмещена с генетическими методами или подходами по восстановлению функции.

КонтекстДанные по маркерам аутофагииМетод анализа потока аутофагииРезультатИнтерпретация
Водорастворимый порошок наножемчуга; MC3T3-E1Зарегистрированные изменения пути LC3/p62Валидация потоков в извлеченной рукописи представлена не полностьюБолее высокие показатели остеогенных маркеров; ингибитор ослабил ответСпецифическая связь перл-белков с дифференцировкой
Окислительный/метаболический стресс в остеобластахизменения уровней LC3, p62, Beclin-1, AMPK или PI3K/AKT/mTORВарьируется; часто требуются бафиломицин A1/хлорохинЗащита или апоптоз в зависимости от стрессаОпределение защитной и дисфункциональной аутофагии
Сравнительные исследования титана/серебра/кремнезема/тантала/силиката дикальцияИзменения LC3/p62 и сигнальных путейПеременная; некоторые анализы потока или модуляцииОстеогенез, пролиферация или повреждениеФормирование гипотез для исследований на основе данных ПЕРЛ (pearl studies)
Перспективные составы на основе жемчугаLC3-II, p62, Beclin-1, маркеры митофагииТребуется: ингибитор лизосом с анализом временной динамики, генетическое подтверждение/реверсия (rescue), если это возможноЖизнеспособность, АФК, митохондриальный потенциал, минерализацияНеобходимо классифицировать ответ как адаптивный, нейтральный или вредный

Таблица 2: Доказательства аутофагии, имеющие значение для реакций остеобластов и биоматериалов. В таблице исследования, основанные только на маркерах, отделены от исследований, требующих подтверждения потока, а также разграничены данные, специфичные для жемчуга, и гипотезы, основанные на данных объектов сравнения. Сокращения: LC3 = легкая цепь 3 микротрубочко-ассоциированного белка 1; p62 = секвестсома 1; TEM = просвечивающая электронная микроскопия; NR = не сообщалось.

Ось «цитотоксичность — аутофагия — остеогенез», опосредованная WSM
Предложенная ось представляет собой проверяемую модель, а не установленный путь. Непосредственно специфическая часть, связанная с перлами, заключается в воздействии WSM или наноперлов, ассоциированном с остеогенными маркерами в выбранных моделях клеток и каркасов. Часть, выведенная на основе компараторов, представляет собой возможную ветвь высокого стресса, включающую ROS, повреждение митохондрий, лизосомальную нагрузку и блокировку аутофагии. Гипотеза, подлежащая проверке, состоит в том, что адаптивная аутофагия переходит в дисфункциональную аутофагию и снижение остеогенеза при достижении определенного порога.

Исходя из доступной логики зависимости «доза-эффект», для проведения экспериментов можно выделить три предварительные зоны. Зона стимуляции остеогенеза характеризуется сохранением жизнеспособности, поддержанием митохондриального мембранного потенциала, отсутствием отложенного накопления АФК, полным аутофагическим потоком и увеличением минерализации после нормирования по количеству клеток. Зона отсутствия явного эффекта характеризуется толерантностью к материалу без значимого усиления остеогенеза. Зона токсического повреждения характеризуется снижением жизнеспособности, стойким присутствием АФК, митохондриальной дисфункцией, накоплением p62 или блокированием потока, воспалительной активацией и снижением показателей остеогенеза. Размер частиц, состояние агрегации, продолжительность воздействия и скорость высвобождения WSM могут смещать границы этих зон (Рисунок 1).

Диаграмма цитотоксичности WSM, описывающая ось аутофагия-остеогенез и демонстрирующая пути клеточного стресса.
Рисунок 1: Схема взаимосвязи цитотоксичности WSM, аутофагии и остеогенеза, основанная на имеющихся данных. Сплошные стрелки указывают на взаимосвязи, подтвержденные исследованиями конкретных перл, включая воздействие отдельных WSM или наноперл на остеогенные маркеры. Пунктирные стрелки указывают на связи, выведенные на основе сравнительного анализа или гипотетические, включая накопление ROS, повреждение митохондрий, лизосомальную нагрузку, блокирование аутофагии и снижение остеогенеза. Сокращения: WSM = водорастворимая матрица; ROS = активные формы кислорода. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Трудности и ограничения
Данная статья представляет собой повествовательный обзор, а не систематический обзор. Исследования были отобраны для построения карты доказательств остеогенного потенциала перламутра, данных о составе перламутра/WSM, моделей скаффолдов и восстановления дефектов, а также сравнительных исследований наночастиц, касающихся окислительного стресса, митохондриального повреждения и аутофагии. Формальный метаанализ, оценка риска систематической ошибки или исчерпывающий протокол систематического поиска не проводились. Таким образом, данный обзор следует интерпретировать скорее как карту доказательств и программу исследований, а не как количественную оценку величины эффекта.

Степень доказательности различается в зависимости от утверждения. Прямая остеогенная активность некоторых материалов, полученных из жемчуга, подтверждена умеренно. Специфические эффекты WSM правдоподобны, но зависят от способа подготовки. Преимущества, обеспечиваемые скаффолдом, подтверждены лишь умеренно и осложнены влиянием архитектуры и свойств носителя. Восстановление in vivo выглядит перспективным, однако остается ограниченным из-за продолжительности последующего наблюдения и конечных точек безопасности. Жемчужная специфическая цитотоксичность при высоких дозах и повреждение, опосредованное аутофагией, остаются слабо подтвержденными или гипотетическими до сбора данных о потоке, АФК, митохондриях, воспалении и долгосрочных результатах in vivo.

Перспективы
Краткосрочные приоритеты заключаются в стандартизации характеризации материалов, идентификации активных компонентов WSM и установлении минимальных требований для анализа потока аутофагии. Рекомендуемый протокол анализа одной партии должен включать измерение размера частиц, морфологии, дзета-потенциала, кристаллической фазы, агрегации в среде, профиля высвобождения WSM, высвобождения кальция, АФК, митохондриального мембранного потенциала, лизосомальной функции, потока аутофагии, жизнеспособности, ALP, Runx2, OPN, OCN и минерализации. В отчетах должны быть указаны метрика дозы, условия содержания сыворотки, продолжительность воздействия, нормализация по количеству клеток, а также использовались ли ингибиторы потока, такие как бафиломицин A1 или хлорохин.

Долгосрочные цели заключаются в определении персонализированных или специфичных для конкретного дефекта дозовых окон, оценке долгосрочной безопасности на моделях крупных животных, сравнении скорости деградации со скоростью регенерации кости и завершении многоцентровой доклинической валидации. Критерии принятия решения (go/no-go) должны включать приемлемую острую и отсроченную жизнеспособность, отсутствие стойкого образования АФК или повреждения митохондрий, сохраненную или повышенную минерализацию, нормированную по количеству клеток, воспроизводимое высвобождение WSM, отсутствие хронического воспаления или реакции эктопической ткани, приемлемые профили содержания тяжелых металлов и эндотоксинов, а также продукты деградации, совместимые с локальным и системным метаболизмом (Рисунок 2).

Диаграмма дозозависимых двойственных эффектов; влияние порошка наножемчуга на аутофагию и остеогенез в зависимости от дозы.
Рисунок 2: Модель дозового окна для биоматериалов на основе жемчуга. Зона низкого и умеренного воздействия представляет собой предполагаемое окно стимуляции остеогенеза; средняя зона соответствует толерантности без явного положительного эффекта; зона высокого или длительного воздействия представляет собой гипотезу, требующую подтверждения специально для жемчуга. Подписи у стрелок указывают на то, что размер частиц, агрегация, высвобождение WSM и продолжительность воздействия могут смещать границы зон. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Выводы

Отдельные составы на основе жемчуга и содержащие WSM демонстрируют остеогенный потенциал в специфических доклинических моделях, однако эти данные еще не могут быть обобщены для всех составов наножемчуга или WSM без стандартизированного тестирования дозы, высвобождения, аутофагического потока и безопасности. Наиболее убедительные прямые доказательства касаются стимуляции остеогенеза в определенных системах клеток и каркасов, в то время как данные о специфической токсичности жемчуга при высоких дозах, нарушении аутофагии, иммуногенности, риске воздействия тяжелых металлов и хронической биобезопасности остаются менее убедительными и часто экстраполируются из данных по сравнительным материалам. Таким образом, в данной области следует рассматривать системы WSM и наножемчуга как перспективные, но не полностью подтвержденные кандидаты в биоматериалы, при этом в будущих исследованиях приоритет должен быть отдан воспроизводимой характеристике, определению терапевтического окна дозирования и параллельной оценке остеогенных показателей и показателей безопасности.

Раскрытие информации

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы благодарят Провинциальный проект инноваций талантов в области науки и технологий провинции Хайнань за поддержку. Данный обзор был профинансирован Провинциальным проектом инноваций талантов в области науки и технологий провинции Хайнань (KJRC2023D25).

Ссылки

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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).
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. Chaturvedi R, Singha PK, Dey S. Water soluble bioactives of nacre mediate antioxidant activity and osteoblast differentiation. PLoS One. 2013;8(12).
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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.
  22. Ye M, Shi B. Zirconia nanoparticles-induced toxic effects in osteoblast-like 3T3-E1 cells. Nanoscale Res Lett. 2018;13(1):353.
  23. 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).
  24. Andrée L, et al. Effect of hydroxyapatite nanoparticle crystallinity and colloidal stability on cytotoxicity. ACS Biomater Sci Eng. 2024;10(11):6964-73.
  25. 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.
  26. 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.
  27. 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.
  28. 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.
  29. 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.
  30. 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.
  31. 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.
  32. 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.
  33. 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.
  34. 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.
  35. Shi Y, et al. Monotropein attenuates oxidative stress via Akt/mTOR-mediated autophagy in osteoblast cells. Biomed Pharmacother. 2020;121:109566.
  36. 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.
  37. 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.
  38. 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.
  39. Kang C, et al. Involvement of autophagy in tantalum nanoparticle-induced osteoblast proliferation. Int J Nanomedicine. 2017;12:4323-33.
  40. Kang C, et al. Assessment of tantalum nanoparticle-induced MC3T3-E1 proliferation and underlying mechanisms. J Mater Sci Mater Med. 2021;32(11):133.
  41. Li L, et al. Nanotopography on titanium promotes osteogenesis via autophagy-mediated signaling between YAP and β-catenin. Acta Biomater. 2019;96:674-85.

Перепечатки и разрешения

Теги

Водорастворимый матрикс перламутраостеогенная дифференцировкарегенерация костной тканиповедение остеобластовотложение минераловклеточный стрессовый ответаутофагический потоктестирование зависимости «доза-эффект»безопасность биоматериалов
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.