針對(duì)大尺寸骨缺損修復(fù)中存在的持續(xù)炎癥、血管化不足及氧化應(yīng)激過(guò)高等關(guān)鍵難題，中山大學(xué)張超團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種負(fù)載蝦青素的雙金屬M(fèi)OF復(fù)合水凝膠支架（AST@ZnCo-MOF@GS）。該支架通過(guò)GelMA/SA雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠與核殼結(jié)構(gòu)雙金屬M(fèi)OF的協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了蝦青素與Zn2+/Co2+的時(shí)空可控釋放。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該復(fù)合材料可有效清除活性氧、誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向M2表型極化、促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞遷移和成管，并顯著增強(qiáng)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）的成骨分化能力，同時(shí)抑制脂肪分化和破骨細(xì)胞活性。體內(nèi)大鼠臨界尺寸顱骨缺損模型驗(yàn)證顯示，該支架能顯著促進(jìn)新生骨形成和骨微結(jié)構(gòu)成熟，8周時(shí)缺損區(qū)域?qū)崿F(xiàn)高效骨整合。機(jī)制研究表明，蝦青素通過(guò)靶向結(jié)合內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白HSP90，激活未折疊蛋白反應(yīng)的IRE1α-XBP1信號(hào)軸，上調(diào)成骨關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子Osterix表達(dá)，從而驅(qū)動(dòng)BMSCs定向成骨分化。該研究為大尺寸骨缺損修復(fù)提供了集免疫調(diào)節(jié)、血管再生和成骨誘導(dǎo)于一體的多功能平臺(tái)。

相關(guān)成果發(fā)表于《

Advanced Functional Materials

骨缺損修復(fù)是骨科臨床面臨的重大難題，尤其是高能創(chuàng)傷、腫瘤切除或感染性骨不連導(dǎo)致的大尺寸骨缺損，其修復(fù)過(guò)程常受限于惡劣的局部微環(huán)境——持續(xù)的炎癥反應(yīng)、嚴(yán)重的血管供應(yīng)不足和過(guò)高的氧化應(yīng)激，共同誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）衰老和成骨功能障礙，最終導(dǎo)致修復(fù)失敗。傳統(tǒng)骨修復(fù)材料多聚焦于單一成骨誘導(dǎo)功能，難以同步解決炎癥調(diào)控、血管再生等多維度問(wèn)題。

金屬有機(jī)框架（MOFs）作為一類具有高比表面積、可控孔徑和良好生物相容性的功能材料，在藥物遞送和組織工程領(lǐng)域備受關(guān)注。雙金屬M(fèi)OF通過(guò)兩種生物活性金屬離子的協(xié)同作用，可同時(shí)調(diào)控免疫反應(yīng)和血管生成，但單一MOF材料在逆轉(zhuǎn)衰老BMSCs功能方面存在局限。蝦青素作為一種源自雨生紅球藻的強(qiáng)效天然抗氧化劑，具有清除ROS、抑制細(xì)胞衰老和促進(jìn)成骨分化的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，但水溶性差、化學(xué)穩(wěn)定性低的特性嚴(yán)重限制了其生物利用度。

基于此，中山大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院張超教授團(tuán)隊(duì)提出將蝦青素負(fù)載于核殼結(jié)構(gòu)ZnCo-MOF中，再嵌入GelMA/SA雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的復(fù)合設(shè)計(jì)策略，構(gòu)建兼具免疫調(diào)節(jié)、血管再生和成骨誘導(dǎo)功能的多功能骨修復(fù)支架，為大尺寸骨缺損修復(fù)提供創(chuàng)新方案（圖1）。

圖1.負(fù)載AST@ZnCo-MOF納米顆粒的GelMA/SA水凝膠支架用于骨缺損修復(fù)的示意圖

本研究成功開(kāi)發(fā)了一種集免疫調(diào)節(jié)、血管再生和成骨誘導(dǎo)于一體的雙金屬M(fèi)OF復(fù)合水凝膠支架，通過(guò)核殼結(jié)構(gòu)AST@ZnCo-MOF與GelMA/SA雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了蝦青素與生物活性金屬離子的高效遞送和可控釋放。該支架不僅能有效改善骨缺損區(qū)域的惡劣微環(huán)境，還能通過(guò)靶向激活I(lǐng)RE1α-XBP1信號(hào)通路逆轉(zhuǎn)BMSCs衰老，增強(qiáng)其成骨分化能力。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)均證實(shí)，該復(fù)合材料在大尺寸骨缺損修復(fù)中表現(xiàn)出優(yōu)異的修復(fù)效果和良好的生物相容性，為臨床骨缺損修復(fù)提供了新的治療策略和材料選擇。未來(lái)研究將進(jìn)一步優(yōu)化材料的力學(xué)性能，在大動(dòng)物承重骨缺損模型中驗(yàn)證其修復(fù)效果，并探索多藥物聯(lián)合遞送的可能性，推動(dòng)該技術(shù)向臨床轉(zhuǎn)化。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202527217

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