北大口腔贺洋团队实现人工颞下颌关节盘研发新突破

北大口腔贺洋团队实现人工颞下颌关节盘研发新突破

近日，北京大学口腔医院贺洋教授/陈硕副教授团队联合北京科技大学郑裕东教授团队聚焦颞下颌关节盘重度缺损后的机械稳态重建，设计并开发了以耐疲劳性和粘弹性为核心功能的人工颞下颌关节盘，相关成果分别以“簇-网结构聚合物水凝胶弹性体的工程化人工颞下颌关节盘用以建立机械稳态”（Cluster-Net Structured Polymer Hydrogel Elastomer Engineered as Artificial Temporomandibular Joint Disc for Establishing Mechanical Homeostasis）为题发表于《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）、以“具有主客体相互作用的粘弹性聚氨酯盘用于颞下颌关节功能恢复”（Viscoelastic Polyurethane Discs with Host-Guest Interaction for Temporomandibular Joint Function Restoration）为题发表于《先进功能材料》《Advanced Functional Materials》。





颞下颌关节盘作为纤维软骨，承担着关节高频运动中缓冲和润滑的作用。关节盘损伤后再生修复能力有限，目前临床对于关节盘重建策略以自体组织移植为主，不仅存在供区损伤的缺陷，同时在机械性能方面难以达到天然关节盘的标准。因此，开发生物性能安全，兼具机械性能高效的替代产品，是临床关节盘重建领域亟待解决的难题。

针对颞下颌关节盘疲劳性缺损的病理模式，以聚乙烯醇和水性聚氨酯构筑具有簇-网结构的水凝胶弹性体，通过扫描-灌注的方式获取拟小型猪天然关节盘的人工关节盘WPU/PVA，藉由聚乙烯醇网络和聚氨酯团簇实现结构支撑和能量耗散的功能分离，提高人工关节盘的长效耐疲劳性。在为期8周的小型猪关节盘全缺损模型中，WPU/PVA盘通过机械转导作用重建了关节内机械稳态，引导了关节髁突软骨-骨的适应性改建。本研究首次构建了大动物关节盘全缺损模型，是人工关节盘研发领域的一次重大创新与突破。



针对颞下颌关节盘在复杂运动中的高频缓冲特性，将环糊精和金刚烷分子引入改性聚氨酯以构筑具有主客体作用模式的水凝胶弹性体，通过扫描-灌注的方式获取拟兔天然关节盘的人工关节盘PUCA，藉由环糊精和金刚烷实现动态变形下的阻尼效应，实现人工关节盘在高频运动下的粘弹性。在为期12周的兔关节盘半缺损模型中，PUCA盘通过机械转导作用重建了关节内机械稳态，引导了关节髁突软骨-骨的适应性改建。本研究创新性地提出关节盘粘弹性的调控策略，是人工关节盘综合性能提升的新突破。



北京大学口腔医院贺洋教授、陈硕副教授，北京科技大学郑裕东教授为以上论文通讯作者，北京大学口腔医院戴好博士，北京科技大学赵剑铭博士为共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金和北京市自然科学基金的经费支持。

此前，针对颞下颌关节病的发病机制，贺洋教授/陈硕副教授团队在国际骨关节炎研究学会官方期刊《Osteoarthritis and Cartilage》发表题为“Piezo1 regulates fibrocartilage stem cell in cartilage growth and osteoarthritis”的最新研究成果。该研究阐释了机械敏感离子通道Piezo1在颞下颌关节（TMJ）髁突发育、稳态维持及骨关节炎（TMJOA）发生发展中的核心作用与调控机制。



该研究创新性地揭示了Piezo1在TMJ中扮演的“双刃剑”角色：在生理条件下，它是传导良性力学信号、促进组织发育和维持稳态的“建设者”；在病理条件下，它则成为介导异常力学破坏、导致干细胞衰竭和软骨退变的“破坏者”。这种看似截然相反的现象有着共通的原理，即Piezo1缺失会阻碍Gli1+纤维软骨干细胞分化。这种机制的阐明，启示了靶向抑制Piezo1可能成为预防和治疗颞下颌关节骨关节炎的一种极具前景的新策略。北京大学口腔医院贺洋教授、陈硕副教授为论文通讯作者，北京大学口腔医院王昕宇博士为第一作者。该研究得到了国家自然科学基金和北京市自然科学基金的经费支持。



贺洋，北京大学口腔医院口腔颌面外科主任医师、教授，博士生导师，口腔颌面外科副主任（主持工作），专业特色为口腔颌面创伤、颞下颌关节外科。社会兼职中华口腔医学会口腔颌面创伤正颌专委会常务委员，中华口腔医学会颞下颌关节病及合学专委会委员，北京市口腔医学会口腔颌面外科专业委员会常务委员，国际坚固内固定协会（AOCMF）国际讲师、课程主席。迄今为止发表论文90余篇，其中第一及通讯作者SCI论文34篇，中文核心期刊10篇，参编专著4部，参译专著2部，主持国家级科研项目3项，省部级科研项目2项，获省部级科技奖励5次。