综述：用于骨再生的水凝胶系统进展：趋势、创新与展望

《Journal of Materials Chemistry B》：Advances in hydrogel systems for bone regeneration: trends, innovations, and prospects

本综述系统梳理了骨再生水凝胶领域的研究趋势与创新策略。通过多维文献计量分析，揭示了该领域年发文量呈指数增长，并重点评述了间充质干细胞（MSCs）/细胞外囊泡（EVs）载药水凝胶、脱细胞细胞外基质（dECM）水凝胶、丝素蛋白（SF）基水凝胶及响应型水凝胶等热点材料。创新性地提出调控骨稳态、调节骨免疫微环境、促进血管化骨再生、调控氧化应激及神经调控五大靶向策略，从生物学本质构建了材料-机制耦合模型，为未来骨修复材料研发提供了新视角。

　　

研究趋势与热点分析

基于多维文献计量图谱的分析显示，骨再生水凝胶领域的年度出版物数量呈现指数级增长态势，反映出该领域正受到研究界日益广泛的关注。通过期刊引用、国际合作、时空产出分布和共引聚类等分析，系统揭示了该领域的研究格局演变。国际合作的加强表明骨再生水凝胶研究正成为全球性的科学前沿，而时空分布特征则揭示了不同地区在该领域的研究活跃度差异。

前沿生物材料系统

载有间充质干细胞（MSCs）或细胞外囊泡（EVs）的水凝胶系统展现出巨大的治疗潜力。MSCs通过多向分化能力促进成骨，而EVs则作为细胞间通讯的重要媒介，携带生物活性分子调控骨再生微环境。基于脱细胞细胞外基质（dECM）的水凝胶最大程度地保留了天然细胞外基质的生物化学和结构特征，为细胞提供了高度仿生的微环境。丝素蛋白（SF）基水凝胶凭借其优异的机械性能、可调控的生物降解性和良好的生物相容性，在骨组织工程中备受青睐。响应型水凝胶能够对外部刺激（如pH、温度、光、酶等）产生智能响应，实现药物的按需释放，大大提升了治疗的特异性和有效性。

靶向治疗新策略

该领域创新性地提出了五大靶向策略：骨稳态调控策略着眼于成骨细胞和破骨细胞活动的动态平衡，通过材料设计精确调控这一平衡过程；骨免疫微环境调节策略强调免疫细胞与骨细胞之间的相互作用，通过调控巨噬细胞极化等机制优化再生微环境；血管化骨再生策略关注营养物质和氧气的输送，以及生长因子的递送，是确保大段骨缺损成功再生的关键；氧化应激调控策略通过清除过量活性氧（ROS），减轻氧化损伤对成骨过程的抑制作用；神经调控策略则基于骨骼系统与神经系统的密切关联，探索神经因子在骨修复中的作用机制。

材料-机制耦合模型

这些策略共同构建了材料-机制耦合模型，从生物学本质层面将材料特性与分子机制有机结合。该模型不仅为理解水凝胶在骨再生中的作用机制提供了新视角，而且为设计下一代智能骨修复材料奠定了理论基础。通过将材料参数（如力学性能、降解速率、孔隙结构）与生物学机制（如细胞信号通路、基因表达调控）系统关联，这一框架有望推动骨再生水凝胶从"经验设计"向"理性设计"的转变。

未来展望

随着材料科学、生物学和医学的深度融合，骨再生水凝胶研究正朝着智能化、个性化、多功能化的方向发展。新型水凝胶系统将不仅局限于填补骨缺损，更将整合多种生物学功能，如实时监测再生进程、响应病理信号、协同多种治疗方式等。多组学技术、人工智能等新方法的引入，将加速理想骨修复材料的开发进程，最终为临床骨缺损治疗提供更有效的解决方案。