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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，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、疾病傳播風險，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支撐，但仍存在著應(yīng)力遮擋、需要二次手術(shù)取出等問題，且難以運用于不規(guī)則骨缺損的填充修復。因此，急需一種能夠滿足不規(guī)則骨缺損填充修復并能生物可降解吸收的人工骨材料。

  PLGA是FDA認證的醫(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行運用，并體現(xiàn)出作為骨修復生物材料的優(yōu)勢。但既往的研究表明，由于缺乏成骨誘導性，單純PLGA的骨修復效能有限，且降解過程中產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物易導致無菌性炎癥，影響骨修復進程。同時，受植入方法的限制，對不規(guī)則的骨缺損修復能力欠佳。團隊前期研究表明（Adv Mat.2014; Acta Bio.2016; Biomat. Sci. 2019等），PLGA可注射凝膠能夠通過溶劑交換實現(xiàn)液固相變，其固化后可形成類似骨的多孔支架結(jié)構(gòu)，具有良好的骨修復潛能。針對以上問題，近期，重慶醫(yī)科大學鄧忠良/梁冰團隊在國際知名期刊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。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/碳酸鎂復合物不僅能夠中和PLGA降解產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物，還能通過可控釋放鎂離子顯著促進干細胞的遷徙運動及成骨分化。

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

  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)則骨缺損并促進骨缺損修復，具有一定的臨床轉(zhuǎn)化潛力。

圖3：PMM水凝膠促進SD大鼠顱骨缺損修復。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)科大學基礎(chǔ)醫(yī)學院梁冰助理研究員，重慶醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院鄧忠良教授為該論文的共同通訊作者。上述研究得到了國家自然科學基金、國家博士后基金、重慶市自然科學基金等基金項目的大力支持。

  鄧忠良教授團隊近年來在骨腫瘤及骨修復疾病的治療領(lǐng)域持續(xù)開展工作，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