多功能肽纳米纤维涂层增强异种移植材料的骨再生效果

本研究针对传统骨移植材料（如异种移植物、同种异体移植物和合成替代物）生物性能不足的问题，开发了一种多功能肽两亲性（PA）纳米纤维涂层系统。研究人员通过整合骨诱导（DGEA-PA）、矿化促进（EEE-PA）、粘附（DOPA-PA）和抗菌（GL13K-PA）肽序列，显著提高了移植物的细胞粘附、增殖和成骨分化能力。体外实验证实该涂层可上调RUNX2、OPN等成骨基因表达，体内兔颅骨临界尺寸缺损模型显示其能促进骨体积和骨小梁成熟。这一创新策略为增强骨移植材料生物功能性提供了新思路。

　　

在口腔种植修复领域，骨再生是解决牙槽骨吸收问题的关键环节。虽然自体骨移植被视为"金标准"，但其临床应用常受限于供区并发症和手术复杂性。目前广泛使用的异种移植物、同种异体移植物和合成材料虽能维持空间，却缺乏生物活性，仅提供被动的骨传导作用。这些材料在细胞募集、分化或基质矿化方面的能力有限，特别是在伴有感染风险的复杂临床情况下表现更不理想。如何提升传统移植材料的生物性能，成为亟待解决的难题。

针对这一挑战，Ankara Medipol大学的研究团队在《Scientific Reports》发表了一项创新研究。他们开发了一种模拟细胞外基质（ECM）的多功能肽两亲性（PA）纳米纤维涂层系统，通过整合四种功能肽序列，为传统骨移植材料赋予了全新的生物活性。这项研究不仅提供了增强骨再生的新策略，其模块化设计更为未来个性化医疗开辟了可能。

研究人员采用的关键技术包括：1）固相肽合成法制备四种功能肽；2）自组装技术构建纳米纤维网络；3）体外细胞实验评估人牙髓干细胞（DPSCs）的成骨分化；4）兔颅骨临界尺寸缺损模型进行体内验证。实验使用商业来源的DPSCs和Bioland提供的移植材料。

【初始细胞粘附和活力评估】

通过荧光染色和MTT实验证实，肽功能化移植物（Xeno-P、Allo-P、Synth-P）显著提高了DPSCs的粘附率和代谢活性，其中Xeno-P组表现最优。抗菌测试显示GL13K组分对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有显著抑制作用。

【成骨分化基因表达和功能分析】

qRT-PCR结果显示，肽涂层组RUNX2、OPN和COL1A1基因表达显著上调。功能实验证实，Synth-P组的碱性磷酸酶（ALP）活性和钙沉积量最高，Alizarin Red染色显示其矿化结节形成最为显著。

【体内骨再生效果】

微CT分析显示，单独使用肽纳米纤维（PA-NF）组在骨体积分数（BV/TV）和骨小梁厚度（Tb.Th）等参数上表现最佳，显著优于未修饰的异种移植物组。组织学观察进一步证实，PA-NF组新骨形成最活跃，且与宿主骨整合良好。

研究结论指出，这种整合了DGEA（骨诱导）、EEE（矿化促进）、DOPA（粘附）和GL13K（抗菌）序列的多功能纳米纤维系统，通过模拟天然ECM的多种功能，成功克服了传统移植材料的生物惰性。特别值得注意的是，DOPA的贻贝粘附蛋白特性确保了涂层在湿润条件下的稳定性，而模块化设计允许根据临床需求调整各组分比例。在讨论部分，作者强调该系统在感染风险较高的临床场景中尤其有价值，其可注射特性更适用于微创手术。与既往单功能肽修饰研究相比，这种多靶点策略展现了更全面的再生效果。

这项研究的突破性在于：首次在临床常用移植材料上验证了多功能肽涂层的协同效应；证实了单纯肽纳米纤维支架（不含移植颗粒）也能诱导显著骨再生；为开发下一代"智能化"骨替代材料提供了理论依据。未来研究可进一步探索涂层降解动力学和在负重部位的长期效果，以加速其临床转化。