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  骨質疏松狀態下髓腔內的骨髓間充質干細胞（OP-BMSCs）隨著年齡的增長而數量減少，并表現出功能的退行性變，包括增殖能力下降，成骨、成血管分化能力降低和成脂肪分化能力增加。研究顯示OP-BMSCs自噬水平較健康來源的BMSCs低下損害了骨質疏松環境下的骨整合。近期，吉林大學第二醫院王金成教授與吉林大學化學院林權教授團隊合作開發具有自噬調節功能的生物活性骨科植入物。在這里，設計了一類新型多功能水凝膠集成 3D 打印生物活性假體界面，用于骨質疏松癥的原位骨整合。水凝膠由合成聚合物、天然聚合物、銀納米線的動態交聯制成，以封裝自噬激活劑的雷帕霉素（圖1）。

圖1. 3D打印生物活性假體界面的制備及其對OP-BMSCs的自噬和細胞命運調節，從而促進骨質疏松體內假體界面骨整合。

  所得到的生物活性假體界面具有抗菌能力、生物相容性、降解性、導電性、自愈性和多重刺激響應能力（圖2、3）。體外實驗表明，水凝膠復合的 3D 打印生物活性假體界面可以通過上調自噬水平來恢復 OP-BMSCs 下降的細胞活性，具體表現為提高細胞活性和增殖能力，促進成骨分化，抑制成脂分化（圖4、5）。并對金黃色葡萄球菌和 MRSA 顯示出優異的抗菌活性。體內研究顯示，該多功能 3D 打印的生物活性假體界面顯著改善了體內骨質疏松環境中的界面骨整合（圖6、7），并抑制了潛在的感染（圖8）。

圖2.水凝膠具有良好的自愈合、導電性、多重生物響應性能。

圖3. 3D打印生物活性假體界面構建，具有良好的生物相容性，細胞骨架的形態，提高細胞活性和增殖能力。

圖4. 3D打印生物活性假體界面促進OP-BMSCs成骨分化，抑制成脂分化。

圖5. 3D打印生物活性假體界面激活OP-BMSCs自噬，并保持通路順暢。

圖6. 3D打印生物活性假體界面促進骨質疏松體內假體界面骨整合，加速骨形成，并增加假體周圍組織力學強度，有利于減少假體松動、假體周圍骨折等并發癥的發生。

圖7. 3D打印生物活性假體界面周圍骨組織中成骨標記物上調，破骨相關標記物抑制，這可能是通過激活假體周圍組織細胞的自噬實現的。

圖8. 3D打印生物活性假體界面抑制假體周圍細菌感染，形成良好的骨整合界面。

  該工作以“Engineering Multifunctional Hydrogel-Integrated 3D Printed Bioactive Prosthetic Interfaces for Osteoporotic Osseointegration”為題發表在《Advanced Healthcare Materials》上，文章第一作者吉林大學第二醫院李祖浩博士，共同第一作者吉林大學化學院趙月博士；吉林大學第二醫院王金成教授、劉賀教授，與吉林大學化學院林權教授為共同通訊作者。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202102535