Biomaterials | TOMID张超/吴钊英课题组在仿生矿化促进血管化的骨再生方面发表研究论文

       因创伤、肿瘤切除或先天性疾病导致的骨缺损，一直是临床治疗的重大挑战。天然骨组织具有高度复杂的多级分层结构和成分，如何在植入材料中精确复刻这些跨尺度特征，进而重塑有利于骨再生的局部微环境，是该领域尚需突破的核心科学难题。针对这一难题，中山大学生物医学工程学院张超教授、吴钊英副教授课题组，受骨组织层级结构的启发，创新性地提出了一种多维度仿生策略：通过恢复关键成分、模拟生物矿化过程、仿生层级结构并赋予关键生物功能，成功构建了可促进血管化骨再生的镁离子掺杂仿生矿化支架。

       研究团队深度模拟了天然骨组织的成分和结构。首先利用定向冷冻技术，以脱细胞骨基质和甲基丙烯酰化透明质酸为主要原料，制备了具有定向微通道结构的晶胶支架。随后，通过聚合物诱导液体前驱体矿化工艺，并创新性地引入镁离子，成功在胶原纤维内部实现了纳米羟基磷灰石的沉积，精准复刻了天然骨的纤维内矿化结构。

       该支架具备与骨组织高度相似的矿物含量、基质刚度和分层结构。其定向微通道不仅能够引导干细胞沿通道方向有序排列和迁移，还显著促进了细胞的成骨分化。镁离子的引入不仅优化了矿物的结晶形态，形成了更均匀的矿化结构，还通过持续释放生物活性离子，有效调控了局部免疫微环境，促进了内皮细胞的迁移和血管新生。体内动物实验进一步证实，该支架能够显著诱导H型血管的形成，实现了“成血管-成骨”的高效偶联，大幅提升了骨缺损的修复效果。

       本研究实现了从微观纤维内矿化到宏观哈佛斯系统结构的多层次仿生，为构建新一代高性能骨修复材料提供了全新思路和扎实的理论基础。

       相关成果以《Magnesium-doped biomimetic intrafibrillar mineralized decellularized extracellular matrix cryogel with oriented microchannel for vascularized bone regeneration》为题，发表于生物材料领域著名期刊《Biomaterials》。TOMID课题组2021级硕士生陈安孛（现为东南大学博士生）与2021级博士生杨茜雯（现为深圳市药品检验研究院博士后）为论文共同第一作者，中山大学张超教授、吴钊英副教授为论文的共同通讯作者。论文作者还包括中山大学研究生马小琛、高雪琴、张世雄、张鑫等。中山大学生物医学工程学院为论文第一单位。本研究得到了国家重点研发计划、深圳市科技计划等项目的资助。

论文信息：Anbei Chen, Qianwen Yang, Xiaochen Ma, Xueqin Gao, Shixiong Zhang, Xin Zhang, Jie Liu, Zhaoying Wu, Chao Zhang. Magnesium-doped biomimetic intrafibrillar mineralized decellularized extracellular matrix cryogel with oriented microchannel for vascularized bone regeneration. Biomaterials, 2026, 334: 124262. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2026.124262.

供稿：陈安孛

终审：张  超