近日，山东大学晶体材料国家重点实验室刘宏教授团队使用羟基磷灰石(HAp)纳米棒作为一种安全有效的生长因子调控神经发生和神经元发育，为神经退行性疾病的治疗带来了新的契机和可能性。该研究成果以“Hydroxyapatite nanorods function as safe and effective growth factors regulating neural differentiation and neuron development”为题，发表于国际著名期刊Advanced Materials (IF=30.849)上，并获评Front Cover文章。文章通讯作者为山东大学桑元华教授、刘宏教授和北京大学邢国刚教授，第一作者为晶体材料研究院国家重点实验室博士研究生郝敏，山东大学为第一作者单位。

世界卫生组织预测，到2040年，神经退行性疾病将会取代癌症，成为人类第二大致死性疾病。因此，如何快速进行神经修复，是临床医学面临的巨大困难之一。治疗神经退行性疾病的关键在于补充神经元，但是目前的主要问题是干细胞增殖分化速度慢和分化方向的不确定，课题组通过反复讨论分析认为，HAp具有良好的生物相容性，是牙齿和骨骼的主要成分，被广泛应用于骨组织工程领域，其中的钙磷元素是神经分化调控中发挥重要作用的元素。因此，合成了尺寸均一的HAp纳米棒，并首次将其应用于神经修复领域。研究发现，HAp纳米棒可以促进神经干细胞(NSCs)向神经元分化以及成熟，使得NSCs在分化5天内成为表现出明确电生理行为的成熟神经元，这种方法明显优于之前需要两周甚至更长时间的自然分化。根据HAp和NSCs的相对位置关系以及基因测序，我们认为HAp通过胞吞和黏附两种途径发挥作用，是缓释长效治疗的理想候选药物。

此外，团队进一步探讨了不同尺寸的一维HAp纳米材料对于NSCs分化的调控作用。该研究成果以“Synergistic effect of endocellular calcium ion release and nanotopograpy of one-dimensional hydroxyapatite nanomaterials for accelerating neural stem cell differentiation”为题发表在期刊Composites Part B: Engineering (IF=9.078)上。文章通讯作者为桑元华教授和刘宏教授，共同第一作者为晶体材料国家重点实验室硕士研究生何建龙和博士研究生郝敏，山东大学为第一作者单位。

该团队近年来充分发挥重点实验室材料学优势，致力于医工交叉生物材料的研究，包括生物支架材料（Nanoscale 2016，8, 1897-1904），纳米材料（Small 2019, 15, 1905001），研究材料结构特性对干细胞分化的影响（Nano Lett. 2018, 18, 4, 2243-2253; Small 2016, 201503946），讨论功能材料介导的物理信号对干细胞分化的调控作用（Nano Energy 2021, 87, 106192）,物理信号介导的免疫调节(Adv. Sci. 2021, 8, 2100962)等。相关工作的开展，有望从材料、材料物理的角度为医学问题提供参考的思路。

该研究工作得到了国家自然基金面上项目、国家重点研发计划、山东省重大创新工程项目、山东省自然基金杰出青年基金等资金支持，并获得山东大学和晶体材料国家重点实验室的支持。

相关链接：

1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202100895

2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359836821003322?dgcid=author