骨缺损修复是骨科再生医学领域长期面临的关键难题。创伤、骨髓炎、肿瘤切除等多种病因均可造成骨组织结构性缺损。目前临床金标准仍为自体骨移植，但该方案普遍存在供体来源有限、取骨区二次损伤、术后并发症风险较高等局限性，因此高性能人工骨仿生修复材料成为近年来生物材料领域的研究热点。

理想的人工骨修复材料需要同时满足三项核心指标：与天然骨匹配的力学强度、优异的生物活性以诱导骨再生，以及良好的抗感染能力以降低植入物相关感染。然而，在同一材料体系中同步实现力学稳定性、生物活性与抗菌功能，始终是骨修复材料研发的核心瓶颈。2026年发表于Chemistry‑A European Journal的一项研究，开发了一类多离子掺杂羟基磷灰石/二氧化硅复合生物材料，在兼顾高强、高生物活性与抗菌性能的基础上，发现了材料可高效捕获RNA的全新功能，为构建多功能智能骨再生材料提供了全新设计策略。

羟基磷灰石（HAP）是人体骨骼与牙体的主要无机矿物相，具备极佳的生物相容性与骨传导性，是临床骨修复支架的经典基材。但纯相羟基磷灰石存在功能单一、表面活性不足、缺乏固有抗菌能力等缺陷，难以有效应对植入后细菌定植、创面感染等临床痛点。针对这一问题，乌克兰Enamine Ltd. Oksana Livitska课题组采用多离子晶格掺杂复合改性策略，在羟基磷灰石晶体结构中同步引入Na⁺、Mg²⁺、Zn²⁺阳离子以及硅酸根、碳酸根、硼酸根阴离子基团，进一步复合25 wt%二氧化硅，构建出组分与性能可精准调控的新型仿生骨复合材料。该改性思路本质是通过晶格原位掺杂与第二相复合，在传统惰性矿物基材中植入多重功能响应位点。

研究团队通过X射线衍射（XRD）与傅里叶变换红外光谱（FTIR）系统表征证实，各类功能离子与酸根基团成功掺杂并稳定固溶于羟基磷灰石晶格内部。可控晶格缺陷的引入有效提升了材料表面化学反应活性，且全程未牺牲基体的力学结构稳定性，实现了“活性提升与力学保持”的性能平衡。

配方筛选实验表明，含Na⁺、Mg²⁺、Zn²⁺的碳酸根掺杂 HAP/SiO₂复合体系综合性能最优。该材料可将模拟体液微环境 pH 调控至9.4，依托弱碱性抑菌微环境，对金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌两种最常见的植入物相关致病菌产生显著抑制效果，可使细菌增殖量最高下降43倍，能够从微环境层面有效降低术后感染风险。

该研究最具创新性的意外发现，是该复合体系具备优异的RNA 吸附与捕获富集性能。二氧化硅的引入显著增大了材料比表面积并丰富界面活性位点，相较于纯羟基磷灰石及单一改性体系，改性复合材料对RNA的吸附、捕获与回收效率大幅提升，最优配方的RNA捕获能力可达常规配方的1.89倍。该发现突破了传统骨修复材料仅承担结构填充与骨传导功能的认知，赋予骨科植入材料生物大分子吸附与富集的全新功能。

该研究的核心创新在于一体化多维度性能调控：通过多离子掺杂耦合二氧化硅复合改性，在单一材料体系中同步优化力学结构、生物活性、抗菌性能与核酸吸附能力。既往多数研究仅聚焦单一性能改良，而本体系实现了结构性能、生物学功能、分子吸附功能的协同集成，既可作为骨再生支架促进缺损修复、防控术后感染，又可作为固相吸附介质用于核酸富集与生物分子预处理，拓展了骨仿生材料的应用边界。

需要说明的是，目前该成果仍停留在材料表征与体外性能评价阶段，尚未开展细胞成骨活性、体内植入修复、动物抗感染模型及体内RNA吸附效应验证。材料的长期生物相容性、体内降解匹配性、大分子捕获的体内生物学意义仍有待进一步验证，距离临床转化仍需系统性的体内实验与安全性评价。

总体而言，该工作为多功能智能骨修复材料的设计提供了崭新范式：通过精准的晶格工程与多相复合策略，可将传统结构型生物材料改造为集骨再生、抗感染、生物分子捕获于一体的多功能智能平台，为下一代医用骨修复复合材料的研发提供了重要参考。

参考文献

Nataliia Strutynska, Yeva Komashchenko, Iryna Grynyuk, Dmytro Prokhorenko, Vasyl Kuryliuk, Olha Vasyliuk, Oksana Livitska. Novel Multi‑Doped Apatite‑Related Calcium Phosphates and Composites With SiO₂for Medical Application [J]. Chemistry‑A European Journal, 2026.
https://doi.org/10.1002/chem.71505

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