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  大尺寸臨界骨缺損的修復(fù)仍是目前的醫(yī)學(xué)難題，其不能自愈的關(guān)鍵問(wèn)題是成骨干細(xì)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(xì)胞對(duì)于調(diào)控成骨至關(guān)重要。以往研究已經(jīng)證實(shí)電活性材料通過(guò)仿生骨膜的壓電性能起到促進(jìn)骨修復(fù)的作用，但是單純應(yīng)用壓電材料不能提供成骨所需的鈣、磷等離子。同時(shí)骨缺損部位被纖維組織填充，影響成骨進(jìn)程。生物活性玻璃在體液環(huán)境中通過(guò)溶出硅、鈣、磷等生物活性離子起到促進(jìn)成骨的作用，但其誘導(dǎo)成骨干細(xì)胞遷移的能力仍不足。

  基于以上問(wèn)題，南方醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)院邵龍泉教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合西安交通大學(xué)雷波教授團(tuán)隊(duì)，通過(guò)將PVFT壓電薄膜與微納米生物活性玻璃纖維支架（BGM）相復(fù)合，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)仿生、電學(xué)仿生、成分仿生的PVFT-BGM骨修復(fù)支架（圖1）。體內(nèi)外研究均證實(shí)PVFT-BGM的成骨性能明顯優(yōu)于單純應(yīng)用其中一種材料。同時(shí)發(fā)現(xiàn)該復(fù)合支架可誘導(dǎo)生成骨膜樣結(jié)構(gòu)（圖2）。

圖1. 構(gòu)建PVFT-BGM復(fù)合支架。(A) PVFT-BGM的制備及骨修復(fù)示意圖；(B) PVFT-BGM的表面SEM圖；(C，D) PVFT-BGM的實(shí)物圖；(E) PVFT-BGM的斷面SEM圖。

圖2. PVFT-BGM誘導(dǎo)骨膜樣結(jié)構(gòu)生成：(A) Masson’s，(B) H&E染色

  進(jìn)一步探究PVFT與BGM協(xié)同促進(jìn)成骨的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)BGM中溶出的帶正電荷的Ca²⁺通過(guò)靜電吸引作用聚集在PVFT的負(fù)極，大量聚集的Ca²⁺激活成骨干細(xì)胞中的鈣敏感受體（CaSR），并進(jìn)一步促進(jìn)成骨（圖3）。該研究為構(gòu)建新型多重仿生骨修復(fù)材料提供了新思路。

圖3. PVFT-BGM復(fù)合支架促進(jìn)成骨的機(jī)制示意圖。

  該研究成果已于近日在線發(fā)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(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)院邵龍泉教授、西安交通大學(xué)雷波教授以及華南理工大學(xué)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