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  創(chuàng)傷、感染以及骨腫瘤切除等引起的骨缺損，特別是大面積骨缺損修復(fù)，仍然是臨床治療中的難題。目前臨床主要采用自體骨或異體骨移植治療骨缺損，但由于骨源有限以及潛在的免疫排斥、疾病傳播風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)用受到限制。而現(xiàn)有的人工骨材料，如金屬及合金材料，雖然能夠提供適宜的力學(xué)支撐，但仍存在著應(yīng)力遮擋、需要二次手術(shù)取出等問(wèn)題，且難以運(yùn)用于不規(guī)則骨缺損的填充修復(fù)。因此，急需一種能夠滿足不規(guī)則骨缺損填充修復(fù)并能生物可降解吸收的人工骨材料。

  PLGA是FDA認(rèn)證的醫(yī)用高分子聚合物，具有良好的生物相容性，可以微球載體及凝膠的形式進(jìn)行運(yùn)用，并體現(xiàn)出作為骨修復(fù)生物材料的優(yōu)勢(shì)。但既往的研究表明，由于缺乏成骨誘導(dǎo)性，單純PLGA的骨修復(fù)效能有限，且降解過(guò)程中產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物易導(dǎo)致無(wú)菌性炎癥，影響骨修復(fù)進(jìn)程。同時(shí)，受植入方法的限制，對(duì)不規(guī)則的骨缺損修復(fù)能力欠佳。團(tuán)隊(duì)前期研究表明（Adv Mat.2014; Acta Bio.2016; Biomat. Sci. 2019等），PLGA可注射凝膠能夠通過(guò)溶劑交換實(shí)現(xiàn)液固相變，其固化后可形成類似骨的多孔支架結(jié)構(gòu)，具有良好的骨修復(fù)潛能。針對(duì)以上問(wèn)題，近期，重慶醫(yī)科大學(xué)鄧忠良/梁冰團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊Biomacromolecules發(fā)表文章“A Three-in-One Strategy: Injectable Biomimetic Porous Hydrogels for Accelerating Bone Regeneration via Shape-Adaptable Scaffolds, Controllable Magnesium Ion Release, and Enhanced Osteogenic Differentiation”（IF: 6.988） 。

圖1：可注射仿生多孔水凝膠（PMM）適形性原位支架，控制鎂離子釋放以及促成骨分化加速骨再生

  本研究設(shè)計(jì)了具有良好適形性、相轉(zhuǎn)變性和可降解性的PLGA水凝膠體系，用于不規(guī)則骨缺損的填充及修復(fù)。研究結(jié)果顯示該水凝膠（PMM）能很好的填充不規(guī)則缺損，并在原位形成仿生多孔的支架結(jié)構(gòu)。此外，PMM水凝膠所搭載的氧化鎂/碳酸鎂復(fù)合物不僅能夠中和PLGA降解產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物，還能通過(guò)可控釋放鎂離子顯著促進(jìn)干細(xì)胞的遷徙運(yùn)動(dòng)及成骨分化。

圖2：PMM水凝膠多孔支架結(jié)構(gòu)及成骨誘導(dǎo)性能驗(yàn)證。A: PMM水凝膠內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)。B-E: PMM水凝膠促進(jìn)干細(xì)胞成骨分化效能驗(yàn)證。

  在SD大鼠的顱骨缺損模型中，PMM水凝膠能夠快速填充顱骨缺損并通過(guò)相轉(zhuǎn)變生成多孔的支架結(jié)構(gòu)。隨著材料的降解和鎂離子的釋放，水凝膠逐漸被新生骨組織取代并最終實(shí)現(xiàn)完全降解。本課題研究結(jié)果顯示，PMM水凝膠能夠充分填充不規(guī)則骨缺損并促進(jìn)骨缺損修復(fù)，具有一定的臨床轉(zhuǎn)化潛力。

圖3：PMM水凝膠促進(jìn)SD大鼠顱骨缺損修復(fù)。A：Micro-ct成像。B-C：顱骨雙缺損部位HE、特殊染色及免疫組化。

  重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院碩士生周航，重慶市中醫(yī)院/重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院博士后余柯曉為該論文的共同第一作者。重慶醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院梁冰助理研究員，重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院鄧忠良教授為該論文的共同通訊作者。上述研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家博士后基金、重慶市自然科學(xué)基金等基金項(xiàng)目的大力支持。

  鄧忠良教授團(tuán)隊(duì)近年來(lái)在骨腫瘤及骨修復(fù)疾病的治療領(lǐng)域持續(xù)開(kāi)展工作，發(fā)表了一系列相關(guān)研究論文（J. Magnes. Alloys 2021; Mater. Sci. Eng. C Mater. Biol. Appl. 2020; Theronostics 2019等）。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.1c00842