黃翠/陳朝吉團隊在仿生骨修複領域取得新進展

近日，國際期刊Advanced Materials（先進材料）在線發表了我校口腔醫學院黃翠教授和資源與環境科學學院陳朝吉教授帶領團隊在骨組織仿生修複領域取得的研究進展。

論文題為“Osteomimix: A Multidimensional Biomimetic Cascade Strategy for Bone Defect Repair”（Osteomimix：一種多維仿生級聯骨修複策略）。8858ccl8利网址為論文第一署名單位和通訊作者單位，口腔醫學院吳小藝博士和楊宏業副教授為論文共同第一作者，黃翠教授和陳朝吉教授為論文共同通訊作者。

大範圍骨缺損是威脅人類健康的重大醫學難題，仿生構建适用于大範圍不規則骨缺損修複的材料仍面臨挑戰。目前，基于膠原仿生礦化的骨修複策略取得了許多進展，但現有仿生礦化骨修複策略仍存在宏觀機械強度不足、缺乏層級結構、礦化周期長、難以加工成型、與機體功能協同性欠佳等局限性。

針對上述局限性，受骨再生的動态生物礦化過程啟發，黃翠教授團隊和陳朝吉教授團隊通力合作，提出一種多維仿生級聯修複的創新策略：通過将動态仿生礦化水凝膠與取向結構支架整合，構建具有成分仿生、結構仿生、性能仿生、生物過程仿生的多維仿生骨修複材料——Osteomimix，為大範圍骨缺損修複提供了新思路。

Osteomimix仿生骨修複體系的設計思路如圖1所示：首先揭示了自然界最豐富的生物高分子——纖維素衍生物對無定形磷酸鈣鎂礦化前體（AMCP）的穩定作用，證實甲基丙烯酸羧甲基纖維素鈉（SCMA）穩定的AMCP（SCMA-AMCP）可介導膠原纖維内礦化。随後将SCMA-AMCP與甲基丙烯酰胺化I型膠原（ColMA）通過藍光交聯構建動态仿生自礦化凝膠（CS-AMCP），分别使用氧化脫木素椴木（OW）作為天然來源取向結構支架，使用取向冷凍殼聚糖（Ch）作為人工合成取向支架，利用真空浸漬法将凝膠與取向支架進行整合，構建出多維仿生級聯骨修複材料Osteomimix。該策略突破傳統成分堆砌或結構仿生局限，深度模拟骨骼複雜生物過程、多級結構與多功能特性，為仿生骨修複提供全新範式。

研究結果顯示，Osteomimix具有仿生層級結構、卓越機械性能以及自發的動态礦化性能，通過CAD/CAM技術能夠進行個性化形狀定制加工。該策略不僅在微觀及宏觀層面高度模仿骨組織的物理結構，還重現了骨組織形成過程中的局部微環境，為組織再生提供多維引導。基于體内外實驗驗證，這種多維仿生級聯修複策略能夠有效促進骨修複過程，不僅促進以膠原為主體的細胞外基質的生物礦化，同時能夠為細胞行為提供必要的理化線索，實現了“非細胞介導的（cell-free）”與“細胞依賴的（cell-dependent）”兩種仿生礦化途徑的有機整合。該仿生策略展示了對特定組織形成過程的深入理解如何指導設計更高效、仿生的生物材料，為仿生材料的構建提供了新思路。