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间充质干细胞（MSC）具有多向分化的潜能，可以在一定的条件下诱导分化为成骨细胞，用于治疗骨质疏松等骨相关疾病，如何特异性诱导MSC成骨分化是关键。使用纳米材料诱导MSC定向分化近年来受到广泛关注，特别是可以通过近红外光进行体内调控细胞分化的上转换纳米材料（UCNP）。中山大学肿瘤防治中心杨安力/华南师范大学黎锦明制备了一种UCNP多功能纳米颗粒，用于光控诱导MSC成骨分化治疗骨质疏松，同时通过荧光检测成骨分化评价治疗效果。
体内外实验结果表明，制备的多功能UCNP首先作为药物载体，负载可以特异性诱导MSC成骨分化的小分子药物淫羊藿苷（ICA）并将其靶向输送到MSC内，然后通过近红外光控制释放ICA，诱导MSC成骨分化，治疗骨质疏松大鼠症状。诱导MSC成骨分化后，UCNP又作为荧光探针，其表面修饰的金属蛋白酶13（MMP13）敏感肽被成骨分化产生的MMP13酶酶切，从而恢复UCNP的650 nm发射荧光，达到荧光检测MSC成骨分化，评估骨质疏松治疗效果的目的。
综上所述，该研究开发的多功能UCNP系统为使用纳米技术治疗骨质疏松提供了一种有效的工具。
图1. 上转换纳米粒光控诱导MSCs成骨分化治疗骨质疏松。A）上转换纳米粒及其纳米复合物制备示意图。B）上转换纳米复合物光控诱导MSCs成骨分化缓解骨质疏松大鼠症状及实时检测成骨分化状态。
图2.上转换纳米粒的表征。
图3.上转换纳米复合物光控释放药物ICA诱导MSCs成骨分化（ALP/ARS染色）。
图4.上转换纳米复合物光控诱导MSCs成骨分化治疗骨质疏松大鼠。A）HE染色。B）Masson染色。C）和D）免疫组化染色成骨分化相关蛋白表达。
图5.上转换纳米粒作为荧光探针体内实时检测MSCs成骨分化状态，为治疗骨质疏松效果提供评价。
以上成果发表在ACS Nano（2022, 16, 5, 8399-8418）上，论文第一作者为华南师范大学生物光子学研究院硕士研究生闫瑞，通讯作者为华南师范大学生物光子学研究院黎锦明研究员，共同通讯作者为中山大学肿瘤防治中心杨安力博士.
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c02900
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