仿生结构梯度水凝胶通过非经典结晶途径实现骨关节炎中骨软骨再生

本研究针对骨软骨缺损修复难题，开发了基于磷酸钙离子寡聚体(CPOs)与透明质酸(HA)共组装的仿生梯度水凝胶(BiGOH)。通过仿生矿化策略构建成分与纳米结构双重梯度，实现了软骨区域促合成代谢与骨区域促巨噬细胞M2极化及成骨分化的各向异性调控，在大鼠骨关节炎模型中8周内实现完整的骨软骨再生，为梯度组织再生提供了创新策略。

　　

受生物矿化过程启发，研究人员通过非经典结晶途径将磷酸钙离子寡聚体(calcium phosphate ionic oligomers, CPOs)与透明质酸(hyaluronic acid, HA)共组装，成功制备出具有仿生结构梯度的有机-无机复合水凝胶(BiGOH)。该材料呈现出从软骨到软骨下骨区域的成分梯度与纳米结构梯度，实现了微环境信号的梯度调控：在软骨亲和区域增强软骨形成合成代谢，在骨亲和区域促进巨噬细胞招募及其从促炎M1型向促再生M2型转化，并加速成骨分化。这种各向异性的微环境调控显著加速了大鼠骨软骨缺损模型的再生过程，即使在不利于再生的骨关节炎(osteoarthritis, OA)条件下，仍在8周内实现了完整的骨软骨组织再生——包括天然骨软骨结构的重建以及与周围组织的无缝整合，这是目前报道中最快的再生速度。这种基于寡聚体前体的生物启发矿化方法，为制造仿生梯度结构提供了非经典结晶路径，并为梯度化细胞调控提供了可行策略，推动了骨软骨缺损再生机制的理解。