在骨折修复中,临床上常使用钢板、螺钉等金属内固定。这类方法虽然可靠,但往往需要二次手术取出,同时也会带来应力集中等问题。近年来,骨粘合剂作为一种“无需金属固定”的替代方案逐渐受到关注,然而,骨折治疗远不止“把骨头粘住”,关键在于材料能否把握好“进退时机”:该固定时稳得住,该降解时退得出。因此,如何实现“前期稳固,后期降解”的时序调控,始终是骨粘合材料设计中的关键难题。
针对这一问题,空军军医大学口腔医院副研究员顾俊婷为第一作者,研究生李之婷与王雨竹为共同第一作者,西班牙加泰罗尼亚研究所Conrado Aparicio教授、空军军医大学口腔医院焦凯教授及牛丽娜教授为通讯作者,在国际期刊Bone Research 上发表题为“Bone adhesive with temporally-synchronized degradation for enhanced osteointegration”的研究论文。
近年来,骨粘合材料作为骨折治疗的潜在替代策略逐渐受到关注,但其应用仍面临关键瓶颈。除了在湿润/血液环境中粘得牢,更具挑战的是材料在不同愈合阶段的行为调控。若降解过早,粘接剂难以提供持续支撑;而长期滞留则可能干扰骨组织再生及重塑过程。因此,使材料在愈合早期具备足够稳定性、并在后期迅速,成为骨粘合体系设计中的核心问题。
基于这一需求,空军军医大学牛丽娜教授团队构建了一种基于六亚甲基二异氰酸酯三聚体(tri-HDI)、纳米羟基磷灰石(nHAP)和I型胶原纤维的聚氨酯骨粘合剂(TNC)。该材料不仅能实现在湿润及血液污染环境下对骨组织的有效粘接,还可通过有机组分含量的调节,使其在不同降解阶段形成矿化层并持续释放Ca²⁺。这一过程进一步激活骨重塑阶段关键酶Cathepsin K,从而构建“钙离子释放—酶活性增强—材料降解加速”的反馈机制,使材料在前期稳固粘接,保障骨修复区的力学稳定,在后期则显著加快降解速率,实现与骨愈合阶段的动态匹配。
TNC骨粘合剂在湿润以及血液污染骨面均表现出优异的粘接性能
TNC骨粘合剂在降解过程中可在表面形成矿物层,该矿物层释放钙离子能力增强,可提高组织蛋白酶K活性,进一步加速材料降解速率
在大鼠颅骨骨折模型中,TNC骨粘合剂骨修复性能良好,且在骨愈合后期仅有少量残留
该研究从骨愈合的动态过程出发,通过引入生物响应机制,使材料在不同阶段呈现差异化行为,为骨修复材料从“静态支撑”向“动态调控”转变提供了新的思路,为构建时序响应型骨修复材料提供了重要参考。
参考消息:https://www.nature.com/articles/s41413-026-00522-8