聚多巴胺改性复合骨水泥用于松质骨修复：生物活性、抗菌性能与生物降解性的协同作用

针对易感染性骨缺损需多功能材料的临床需求，研究人员开发了新型可降解复合骨水泥：通过聚多巴胺修饰的聚磷酸钙（CPP@PDA）与硅酸三钙（C3S）复合，兼具抗菌（对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑菌率>74%）、促骨生成（上调RUNX2、COL1、OPN标志物）及抗氧化/抗炎特性。该材料通过可控降解释放Ca2+和硅物种，为感染性松质骨缺损修复提供多效协同解决方案。

　　

骨缺损修复领域长期面临感染与再生难以协同的挑战。传统骨水泥缺乏生物活性，且抗生素局部释放易导致耐药性。松质骨因多孔结构更易发生细菌定植，而现有材料难以同时满足抗菌、促再生和降解匹配的三重要求。这一矛盾促使研究者探索新型多功能复合材料。

某研究团队在《Biomacromolecules》发表的研究中，创新性地将聚多巴胺（PDA）表面修饰的聚磷酸钙（CPP）与硅酸三钙（C₃S）复合，构建出CPP@PDA/C₃S骨水泥。关键技术包括：材料表征（FTIR、XRD验证化学结构）、体外抗菌实验（ISO 22196标准）、细胞实验（MC3T3-E1成骨细胞评估ALP活性）及qPCR检测成骨基因表达。

材料设计与表征
通过PDA在CPP颗粒表面形成纳米涂层，XRD证实成功保留C₃S的晶型结构。FTIR显示PDA特征峰（1510 cm^-1酚羟基），证明改性成功。

抗菌性能评估
对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达84.1%和73.9%，细菌存活率降至15.9±1.2%和26.1±0.8%。PDA的光热效应与C₃S碱释放产生协同抗菌作用。

成骨活性分析
材料浸提液使MC3T3-E1细胞的ALP活性提升2.3倍，qPCR显示RUNX2（成骨关键转录因子）、COL1（I型胶原）和OPN（骨桥蛋白）表达显著上调，表明Ca²⁺和硅物种持续释放促进成骨分化。

抗氧化与免疫调节
DPPH实验显示自由基清除率>60%，RAW264.7巨噬细胞中TNF-α分泌降低41%，证实材料可缓解氧化应激并调控免疫微环境。

该研究突破性地实现了材料多功能协同：CPP@PDA提供即时抗菌，C₃S确保长期离子释放，降解速率（28天失重率~18%）与骨再生匹配。其创新性在于通过简单改性赋予传统材料多效功能，为临床感染性骨缺损提供了一体化解决方案，尤其适用于糖尿病等易感染人群的骨修复。未来需进一步优化降解动力学与体内免疫响应机制。