骨缺损治疗一直是临床难题。骨组织工程中，三维多孔支架因能提供临时力学支撑并促进新骨生成，备受关注。意大利特伦托大学Devid Maniglio教授团队在 Biomimetics 发表研究，提出将物理交联 (基于氯化钠盐析) 与化学交联 (UV 光照) 结合，制备甲基丙烯酸酯化丝素蛋白 (SilMA) 多孔支架。团队以仿生思路将天然 (贻贝壳来源) 或合成羟基磷灰石纳米颗粒 (HAP) 引入支架中，以更好模拟骨细胞外基质，并系统研究了孔隙结构、吸水性、力学性能及生物活性。

• 研究内容

1.SilMA 溶液制备

研究团队从家蚕蚕茧中提取丝素蛋白，经去丝胶、溶解、甲基丙烯酰化 (加入 GMA) 后，利用 3.5 kDa 透析袋除去 LiBr 和未反应物，再将产物浓度调整至 8% (w/v)，于 4 °C 保存，为后续制备支架提供基础材料。

2.羟基磷灰石纳米颗粒来源

研究对比了两类 HAP：

• 天然 HAPm：贻贝壳粉末与 H₃PO₄ 按 Ca/P = 1.67 合成，并经 150 °C 干燥。

• 合成 HAPs：作为对照组。

3.多孔 SilMA 支架制备

采用溶剂浇铸结合氯化钠盐析法构建物理交联多孔结构，并在光引发剂 LAP 的参与下进行 UV 交联，以进一步提升结构稳定性和力学性能。

• 结果与讨论

材料性能通过微观结构分析和孔隙率评估，吸水率评估，压缩试验，体外初步评价判断。

1.HAP 纳米颗粒表征

S‑TEM 显示：

• 2.0 wt% 时颗粒严重团聚

• 0.5–1.0 wt% 分散性良好

• 因此选用 1.0 wt% 作为最佳浓度。

2.形貌与孔隙结构

SEM 显示所有支架均具有均匀、多级孔隙结构：

• 大孔壁上分布着小孔，形成双峰孔径分布

• 孔隙互连良好

这有利于细胞渗入、营养交换及组织再生。

3.吸水性能

SilMA 支架吸收液体的能力，这对于骨支架而言是一项重要特性。所有样品均表现出相似的溶胀曲线。

4.力学性能

单轴压缩测试结果：

• 弹性模量为 10–30 kPa，与文献报道一致

• UV 交联后力学性能明显增强

虽然强度仍低于天然骨，但其力学范围接近早期骨愈合阶段的软骨痂 (约 35 kPa)，有利于干细胞向成骨方向分化。

5.初步体外生物学评价

通过 MG63 细胞实验发现：

• 所有 UV 交联组均在 7 天内保持良好代谢活性

• HAPm 组表现出更高的细胞增殖

推测与天然颗粒中残留的有机物或微量元素 (如 Mg、K、Sr 等) 有关，有助于增强细胞活性。此外，SEM 观察到细胞由第 1 天的圆形逐渐伸展并覆盖大部分支架表面，显示良好的黏附与生长状态。

• 研究总结

双交联 SilMA 多孔支架兼具：

• 合适的孔隙结构

• 良好的吸水性与力学性能

• 出色的细胞相容性与生物活性

天然来源 HAP 显示出更强的促进细胞增殖潜力，使其成为更具优势的骨组织工程增强剂。未来研究可继续优化 HAP 来源与制备工艺，并采用更具代表性的细胞模型进一步验证其成骨性能。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2742146

• Biomimetics 期刊介绍

主编：Stanislav N. Gorb, Kiel University, Germany

期刊致力于研究生物体的最基本方面及其特性向人类应用的转移。期刊旨在为材料科学、机械工程、纳米技术和生物医学领域的研究人员和专业人士提供一个平台，通过在工程系统、技术和生物医学中利用生物启发的设计，开发实现可持续创新的解决方案。

2024 Impact Factor：3.9

2024 CiteScore：4.2

Time to First Decision：17 Days

Acceptance to Publication：3.8 Days

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/biomimetics