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  大尺寸臨界骨缺損的修復仍是目前的醫學難題，其不能自愈的關鍵問題是成骨干細胞難以遷移到骨缺損的中心部位。骨膜中含有大量的成骨干細胞對于調控成骨至關重要。以往研究已經證實電活性材料通過仿生骨膜的壓電性能起到促進骨修復的作用，但是單純應用壓電材料不能提供成骨所需的鈣、磷等離子。同時骨缺損部位被纖維組織填充，影響成骨進程。生物活性玻璃在體液環境中通過溶出硅、鈣、磷等生物活性離子起到促進成骨的作用，但其誘導成骨干細胞遷移的能力仍不足。

  基于以上問題，南方醫科大學口腔醫院邵龍泉教授團隊聯合西安交通大學雷波教授團隊，通過將PVFT壓電薄膜與微納米生物活性玻璃纖維支架（BGM）相復合，構建了結構仿生、電學仿生、成分仿生的PVFT-BGM骨修復支架（圖1）。體內外研究均證實PVFT-BGM的成骨性能明顯優于單純應用其中一種材料。同時發現該復合支架可誘導生成骨膜樣結構（圖2）。

圖1. 構建PVFT-BGM復合支架。(A) PVFT-BGM的制備及骨修復示意圖；(B) PVFT-BGM的表面SEM圖；(C，D) PVFT-BGM的實物圖；(E) PVFT-BGM的斷面SEM圖。

圖2. PVFT-BGM誘導骨膜樣結構生成：(A) Masson’s，(B) H&E染色

  進一步探究PVFT與BGM協同促進成骨的機制，發現BGM中溶出的帶正電荷的Ca²⁺通過靜電吸引作用聚集在PVFT的負極，大量聚集的Ca²⁺激活成骨干細胞中的鈣敏感受體（CaSR），并進一步促進成骨（圖3）。該研究為構建新型多重仿生骨修復材料提供了新思路。

圖3. PVFT-BGM復合支架促進成骨的機制示意圖。

  該研究成果已于近日在線發表在期刊Chemical Engineering Journal (IF10.6)上，題為“Periosteum structure/function-mimicking bioactive scaffolds with piezoelectric/chem/nano signals for critical-sized bone regeneration”。趙夫健、張晨光博士為該論文共同第一作者，南方醫科大學口腔醫院邵龍泉教授、西安交通大學雷波教授以及華南理工大學陳曉峰教授為共同通訊作者。

  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720323317#f0005