Osteoporosis is a major public health problem with an urgent need for safe and effective therapeutic interventions. The process of shell formation in oysters is similar to that of bone formation in mammals, and oyster extracts have been proven to exert osteoprotective effects. Oyster mantle is the most crucial organ regulating shell formation, in which exosomes play an important role. However, the effects of oyster mantle-derived exosomes (OMEs) on mammalian osteoporosis and the underlying mechanisms remain unknown. The OMEs investigated herein was found to carry abundant osteogenic cargos. They could also survive hostile gastrointestinal conditions and accumulate in the bones following oral administration. Moreover, they promoted osteoblastic differentiation and inhibited osteoclastic differentiation simultaneously. Further mechanistic examination revealed that OMEs likely promoted osteogenic activity by activating PI3K/Akt/β-catenin pathway in osteoblasts and blunted osteoclastic activity by inhibiting NF-κB pathway in osteoclasts. These favorable pro-osteogenic effects of OMEs were also corroborated in a rat femur defect model. Importantly, oral administration of OMEs effectively attenuated bone loss and improved the bone microstructure in ovariectomy-induced osteoporotic mice, and demonstrating excellent biosafety. The mechanistic insights from our data support that OMEs possess promising therapeutic potential against osteoporosis.

Diabetic bone defects present significant challenges for individuals with diabetes. While metformin has been explored for bone regeneration via local delivery, its application in treating diabetic bone defects remains under-explored. In this study, we aim to leverage 3D printing technology to fabricate a GelMA-Nanoclay hydrogel scaffold loaded with metformin specifically for this purpose. The objective is to assess whether the in situ release of metformin can effectively enhance osteogenesis, angiogenesis, and immunomodulation in the context of diabetic bone defects. Utilizing 3D printing technology, we constructed a GelMA-Nanoclay-Metformin hydrogel scaffold with optimal physical properties and biocompatibility. The osteogenic, angiogenic, and immunomodulatory characteristics of the hydrogel scaffold were thoroughly investigated through both in vitro and in vivo experiments. GelMA10%-Nanoclay8%-Metformin5mg/mL was selected as the bioink for 3D printing due to its favorable swelling rate, degradation rate, mechanical strength, and drug release rate. Through in vitro investigations, the hydrogel scaffold extract, enriched with metformin, demonstrated a substantial enhancement in the proliferation and migration of BMSCs within a high-glucose microenvironment. It effectively enhances osteogenesis, angiogenesis, and immunomodulation. In vivo experimental outcomes further underscored the efficacy of the metformin-loaded GelMA-Nanoclay hydrogel scaffold in promoting superior bone regeneration within diabetic bone defects. In conclusion, while previous studies have explored local delivery of metformin for bone regeneration, our research is pioneering in its application to diabetic bone defects using a 3D printed GelMA-Nanoclay hydrogel scaffold. This localized delivery approach demonstrates significant potential for enhancing bone regeneration in diabetic patients, offering a novel approach for treating diabetic bone defects. Our study demonstrates, for the first time, the successful loading of the systemic antidiabetic drug metformin onto a hydrogel scaffold for localized delivery. This approach exhibits significant efficacy in mending diabetic bone defects, presenting a promising new avenue for the treatment of such conditions.

The population with chronic kidney disease (CKD) has significantly heightened risk of fall accidents. The aim of this study was to develop a validated risk prediction model for fall accidents among CKD in the community.