Use of biosilica to improve loading and delivery of bone morphogenic protein 2

骨形态发生蛋白2 化学 生物医学工程 生物物理学 材料科学 体外 生物化学 医学 生物
作者
Mi‐Ran Ki,Sung-Hoon Kim,Seungsoo Rho,Jong Ki Kim,Ki Ha Min,Ki Baek Yeo,Jae‐Wook Lee,Gyudo Lee,Sang-Ho Jun,Seung Pil Pack
出处
期刊:International Journal of Biological Macromolecules [Elsevier BV]
卷期号:254: 127876-127876 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2023.127876
摘要

The clinical utility of bone morphogenetic protein 2 (BMP2) is limited because of the poor attraction between BMP2 and carriers, resulting in low loading efficiency and initial burst release. Here, the high binding affinity of BMP2 to the biosilica surface was utilized to overcome this limitation. Atomic force microscopy revealed that BMP2 bound nearly 8- and 2-fold more strongly to biosilica-coated hydroxyapatite than to uncoated and plain silica-coated hydroxyapatite, respectively. To achieve controlled release, collagen was introduced between the silica layers on hydroxyapatite, which was optimized by adjusting the collagen concentration and number of layers. The optimal biosilica/collagen formulation induced sustained BMP2 release without compromising loading efficiency. BMP2 combined with the mentioned formulation led to an increase in osteogenesis, as compared to the combination of BMP2 with either biosilica-coated or non-coated hydroxyapatite in vitro. In rat calvarial defect models, the biosilica/collagen-coated hydroxyapatite with 1 μg BMP2 showed 26 % more bone regeneration than the same dose of BMP2-loaded hydroxyapatite and 10.6 % more than hydroxyapatite with 2.5-fold dose of BMP2. Using BMP2 affinity carriers coated with biosilica/collagen allows for more efficacious in situ loading and delivery of BMP2, making them suitable for the clinical application of growth factors through a soaking method.
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