雖然骨骼具有天然的自愈能力，但重建超過其自愈能力的大型骨缺損仍然面臨巨大的臨床挑戰(zhàn)。大型骨缺損通常需要合適的替代物，例如自體移植物或同種異體移植物，以支持它們的修復(fù)和再生。自體移植物是治療大型骨缺損的金標(biāo)準(zhǔn)，但它們的可用性有限且對供體部位損害較大，而同種異體移植物則存在污染、疾病傳播和移植物排斥的風(fēng)險(xiǎn)。為了克服體移植物和同種異體移植物局限性，可以選擇植入仿生材料的支架用于引導(dǎo)宿主修復(fù)細(xì)胞進(jìn)入損傷部位并促進(jìn)其原位成骨。然而支架植入后，在過量產(chǎn)生的活性氧中，羥基自由基是最具細(xì)胞毒性的，它與蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸等生物分子不加選擇地發(fā)生反應(yīng)，引發(fā)宿主修復(fù)細(xì)胞的大量破壞并抑制其成骨分化；而超氧陰離子，在控制信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)中具有重要的生物學(xué)作用。因此，需要尋求一種可以選擇性清除有害活性氧同時(shí)保留其他活性氧生理功能的支架，以在缺損部位建立有利于骨修復(fù)的微環(huán)境。

這項(xiàng)工作提出了一種不含細(xì)胞和生長因子的生物材料支架，可以有效地將受體的內(nèi)源性修復(fù)細(xì)胞募集到缺陷區(qū)域。它提供了一個(gè)合適的生態(tài)位，在那里募集的細(xì)胞可以分化為骨特異性細(xì)胞系（成骨誘導(dǎo)），并選擇性地清除細(xì)胞毒性的羥基自由基，以支持大型骨缺損的再生。使用靠近受損部位的宿主修復(fù)細(xì)胞進(jìn)行原位骨缺損修復(fù)，避免了在支架中包含外源性細(xì)胞的需要，而生長因子的缺乏降低了致瘤性的可能性。

支架由包含納米硅的徑向排列的仿生纖維組成，該仿生纖維由膠原蛋白制成。膠原蛋白是一種應(yīng)用廣泛的生物材料，是骨組織細(xì)胞外基質(zhì)的關(guān)鍵成分，由鈣缺乏的羥基磷灰石礦化而成，其化學(xué)成分與天然骨礦物質(zhì)相似。放射狀排列的礦化膠原纖維可以引導(dǎo)宿主修復(fù)細(xì)胞從支架遠(yuǎn)端向缺損中心浸潤，滿足有效骨再生的需要，縮短修復(fù)時(shí)間。

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說明：

本研究結(jié)果以題為Engineering a biomimetic bone scaffold that can regulate redox homeostasis and promote osteogenesis to repair large bone defects 發(fā)表在《Biomaterials》雜志上。第一作者為Cam-Hoa Mac，通訊作者為Hsing-Wen Sung。

特別鳴謝：

劉瑤