Костные биоматериалы и взаимодействие со стволовыми клетками

Костные биоматериалы играют ключевую роль в восстановлении кости, обеспечивая необходимую подложку для адгезии, пролиферации и дифференцировки клеток, а также модулируя их активность и функции. За последние десятилетия приложены значительные усилия к разработке костных биоматериалов с акцентом на следующие вопросы: (1) создание идеальных биоматериалов с сочетанием подходящих биологических и механических свойств; (2) конструирование клеточного микроокружения с порами от наномасштаба до субмикро- и микромасштаба; и (3) индукция ориентированной дифференцировки стволовых клеток для преобразования от искусственного к биологическому. В настоящем обзоре систематически рассматривается современное состояние исследований костных биоматериалов и их взаимодействий со стволовыми клетками. Описываются типичные разработанные костные биоматериалы, включая биоактивные керамики, биоразлагаемые полимеры и биоразлагаемые металлы, с акцентом на их характеристики и области применения. Обсуждается необходимая пористая структура костных биоматериалов для клеточного микроокружения и соответствующие методы изготовления. Дополнительно суммированы перспективные исходные стволовые клетки для восстановления кости и подробно рассмотрены механизмы их взаимодействия с костными биоматериалами. Особое внимание уделено сигнальным путям, вовлеченным в фокальную адгезию и остеогенную дифференцировку стволовых клеток на костных биоматериалах. Наконец, подведены итоги достижений в области костных биоматериалов и предложены направления будущих исследований.