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骨缺损治疗面临挑战，如自体骨源稀缺、异体骨有免疫排斥等问题。研究人员制备载去铁胺（DFO）的脱钙骨基质 / 甲基丙烯酸明胶（GelMA/DBM/DFO）复合水凝胶并研究其性能。结果显示该水凝胶生物相容性好、促颅骨缺损修复效果佳，为骨缺损修复提供新材料。
在医学领域，骨骼因创伤、感染、肿瘤以及骨质疏松等原因出现的骨缺损问题，一直是困扰医生和患者的难题。骨头虽有一定的自我修复能力，但一旦缺损超过临界值，就难以自行愈合，往往需要借助手术干预。目前，临床常用的治疗方法包括自体骨移植、异体骨移植以及使用人工骨修复材料。然而，这些方法都存在各自的弊端。自体骨移植受限于供体数量，获取过程还会给患者带来额外创伤和感染风险；异体骨移植虽然来源相对丰富，但却伴随着疾病传播和免疫排斥的隐患，这些问题都可能导致修复失败。因此，寻找一种更理想的骨修复材料迫在眉睫。
为了解决这一难题，遵义医科大学第二附属医院和广东省科学院生物与医学工程研究所的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦在一种新型复合水凝胶上，即载去铁胺（DFO）的脱钙骨基质 / 甲基丙烯酸明胶（GelMA/DBM/DFO）复合水凝胶。经过一系列严谨的实验，研究人员发现这种复合水凝胶在促进骨修复方面表现出色。它不仅具有良好的生物相容性，能够减少对身体的不良影响，而且在体外实验中，显著促进了骨髓间充质干细胞（BMSCs）的增殖和成骨分化。在体内实验中，通过建立大鼠颅骨缺损模型，研究人员观察到 GelMA/DBM/DFO 复合水凝胶能够更有效地修复颅骨缺损，加速骨组织的再生和重建。这一研究成果发表在《Scientific Reports》上，为骨缺损的治疗提供了新的方向和希望。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过扫描电子显微镜（SEM）观察复合水凝胶的表面形态特征，了解其微观结构。其次，利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析复合水凝胶的化学组成，确定其成分是否成功结合。另外，通过构建大鼠颅骨缺损模型，并运用 Micro-CT 成像技术和组织学评估（如 HE 染色、Masson 染色、免疫组化染色等），从多角度观察和分析复合水凝胶在体内的骨修复效果。
研究结果
- 复合水凝胶的结构与成分分析：SEM 观察显示，GelMA/DBM 和 GelMA/DBM/DFO 复合水凝胶均呈现三维交织网络结构，表面有许多凹凸不平的结构。FTIR 光谱分析表明，成功制备了 GelMA/DBM 复合水凝胶，且 DFO 成功掺入形成 GelMA/DBM/DFO 水凝胶，分别在特定波数处出现特征吸收峰。
- 复合水凝胶的理化性质：在肿胀性能方面，两种复合水凝胶在水溶液中均逐渐肿胀，但 GelMA/DBM/DFO 复合水凝胶的肿胀率显著低于 GelMA/DBM 复合水凝胶。降解性能上，随着时间推移，两种水凝胶的降解率均增加，4 周时 GelMA/DBM 复合水凝胶的降解率略高于 GelMA/DBM/DFO 复合水凝胶，但差异无统计学意义。机械性能测试发现，GelMA/DBM/DFO 组的抗压强度和断裂伸长率均优于 GelMA/DBM 组。
- 复合水凝胶的体外细胞实验结果：CCK-8 细胞增殖实验表明，在培养的 1 - 3 天内，GelMA/DBM 和 GelMA/DBM/DFO 复合水凝胶均能促进 BMSCs 增殖，且 GelMA/DBM/DFO 组的增殖能力更强。活 / 死细胞荧光染色显示，GelMA/DBM/DFO 组的活细胞数量更多，死细胞数量更少。碱性磷酸酶染色和茜素红染色结果表明，GelMA/DBM/DFO 组在促进 BMSCs 的早期和晚期成骨分化方面均优于 GelMA/DBM 组。
- 复合水凝胶的体内动物实验结果：在大鼠颅骨缺损模型实验中，术后大鼠恢复顺利。血液测试和肝、肾组织 HE 染色结果显示，两种复合水凝胶均无明显毒性，生物相容性良好。Micro-CT 观察发现，GelMA/DBM/DFO 组在术后 4、8、12 周的新骨形成面积更大，骨体积分数（BV/TV）显著高于 GelMA/DBM 组和对照组。HE 染色和 Masson 染色结果表明，GelMA/DBM/DFO 组在各时间点的新骨小梁形成数量更多，成熟骨胶原形成也更多。免疫组化染色显示，GelMA/DBM/DFO 组在术后 4、8、12 周时，骨形态发生蛋白 2（BMP-2）和 I 型胶原（COL-1）的阳性表达水平更高。
研究结论表明，GelMA/DBM/DFO 复合水凝胶通过 DFO 促进血管生成，激活缺氧诱导因子 1α 信号通路，显著促进了 BMSCs 的增殖和成骨分化，在大鼠颅骨缺损修复中表现出良好的效果。这一研究为骨缺损修复提供了一种新的材料选择，具有重要的临床应用潜力。不过，目前该研究仅针对非承重骨缺损进行了探索，对于承重骨和大段骨缺损的修复效果，还需要进一步深入研究。未来，研究人员有望在此基础上，不断优化材料性能，拓展其应用范围，为更多骨缺损患者带来更好的治疗方案。
