肌肉骨骼疾病具有患病率高、累及人群广、失能和致残率高等特点，给患者家庭和医疗体系带来巨大的压力。虽然基于纳米技术的疗法在治疗肌肉骨骼疾病方面前景广阔，但其临床转化率不高。此外，当前对于纳米技术与肌肉骨骼组织之间复杂的相互作用仍认识不足。器官芯片已成为一种极具潜力的微生理系统，可有效复制人体组织的动态微环境，为研究纳米技术与肌肉骨骼生物学的交互作用提供了一个新型的多功能平台。
近日，来自香港中文大学的段崇智/李中教授团队和毛传斌教授团队系统综述了肌肉骨骼器官芯片（MSK OoC）在纳米技术与骨科生物学交互研究中的最新进展和应用前景。该综述的第一作者是香港中文大学生物医学工程学系一年级博士生王禹文。成果以“Musculoskeletal Organs-on-chips: An Emerging Platform for Studying the Nanotechnology-Biology Interface”为题发表在《Advanced Materials》期刊上。
该综述概述了MSK OoC的最新进展和应用，并强调了它们在模拟肌肉骨骼组织经历的生物物理和生物化学刺激方面的能力。此外，论文讨论了纳米技术与基于微流控平台的MSK OoC的“微纳结合”，展示了MSK OoC如何实现对纳米尺度的组织微环境进行精确复刻和操控，以研究细胞反应和组织行为。最后，论文探讨了MSK OoC如何帮助研究人员探究疾病机制，特别是骨、关节和肌肉组织退化的相关病理，并讨论了MSK OoC在纳米药物筛选和个性化精准医疗开发中的应用。
肌肉骨骼器官模型和纳米技术与器官芯片的交叉融合：（A）具有不同通量和生理相关性的肌肉骨骼模型；（B）纳米技术的应用促进了肌肉骨骼器官芯片的发展，包括使用可有效模拟细胞外基质（ECM）的纳米支架来创建可有效模拟体内微环境的组织模型；（C）肌肉骨骼器官芯片作为体外模型可用于全面评估针对肌肉骨骼疾病的纳米药物的安全性和疗效
总体而言，MSK OoC是揭示纳米技术与肌肉骨骼生物学之间复杂的相互作用的有力工具，有望增强研究人员对肌肉骨骼系统疾病的病理认知、并加速新型纳米药物的研发。这些模型结合了纳米技术、微流控技术和组织工程学原理，能以可控而灵活的方式有效模拟肌肉骨骼组织的复杂成分和动态变化。
