2019年10月17日，北京大学第三医院运动医学研究所余家阔教授团队在 Advanced Materials （IF 25.809）发表题为“Biomimetic nanosilica- collagen scaffolds for in situ bone regeneration: towards a cell-free, one-step surgery”（用于原位骨再生的纳米硅-胶原仿生支架：向无细胞、一步式植入手术迈进）的研究成果。这是余家阔教授团队继今年在Science Translational Medicine（IF16.71）发表组织工程半月板最新研究成果之后，本年度的另一个再生医学研究成果。

该研究成果显示，可通过一种稳健可靠的生物硅化法，对骨胶原支架进行表面修饰，从而获得既具有均匀、稳定骨诱导表面，又具有强大成骨活性的硅化多孔胶原成骨支架。该成骨新方案的研制成功，为临床治疗运动创伤的巨大骨缺损提供了一种具有临床转化潜力的技术手段。

2003年起，余家阔团队开始进行外周血干细胞和再生医学、组织工程支架和组织工程产品修复膝关节运动损伤的研究，至今已有16年。在外周血干细胞作为种子细胞、组织工程支架、细胞和支架复合、组织工程软骨、组织工程半月板和组织工程骨修复运动创伤和骨关节伤病领域都进行了有意义的探索。

但至今为止的组织工程骨的方案多因细胞质控、生物活性调节成分等因素不利于临床转化。为解决这些问题，利用受者的内源性细胞进行原位组织再生是一种具有良好前景的手段。这种策略要求生物支架能有效地将宿主干细胞或祖细胞招募到损伤部位，同时为招募细胞分化成骨提供合适的微环境。

本研究通过对猪脱钙松质骨（DCB）胶原支架进行简便易行的表面硅化修饰处理，获得了具有稳健骨诱导活性的纳米硅-胶原（nSC）支架。该支架具有如下3个特点：1）纳米硅-胶原支架的表层和深处的多孔表面都可以修饰上均匀、稳固的纳米硅涂层；2）物理和化学仿生的支架表面有利于巨大骨缺损修复区宿主间充质干细胞（MSC）的招募、增殖、成骨和基质矿化，因此赋予了nSC 支架的良好骨诱导活性；3）无需使用外源性MSC或生长因子，既避免了体外对外源性MSC的系列增值诱导扩增的处理过程和此过程中多种化学和生物制剂的应用，也避免了临床应用中对异体MSC的顾虑，仅需一步法手术植入骨缺损区即可通过内源性骨再生对其进行修复。

总之，这种稳健、有效、简单的支架表面修饰方法能仿生天然骨的生物化学成分和生物物理结构，从而再造新骨再生过程中的细胞外基质（ECM）微环境，使其有利于招募宿主MSC 进行原位骨修复。这种修饰方法既温和又稳定，且具有很好的生物渗透性，有潜力应用于制备大体积、结构复杂的多孔组织工程骨支架，在治疗巨大骨缺损中具有良好的临床转化前景。

北京大学第三医院王少杰（余家阔教授2017届博士毕业生，毕业后回厦门大学附属中山医院关节外科与运动医学科工作）、江东、张正政（余家阔教授2017届博士毕业生，毕业后回广州中山大学孙逸仙纪念医院关节与运动医学中心工作，2019广东省杰青）为该论文的并列第一作者；北京大学第三医院余家阔教授，中科院化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室王星副研究员，哈佛大学医学院布莱根妇女医院施进军教授为该论文的通讯作者。本次研究成果的取得，再次体现了医工结合、医化结合、学科交叉合作的优势，并得到了国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年基金、国家高技术研发计划(863计划)等项目的资助。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201904341