受榫卯结构启发的丝素-单宁酸/富含血小板的纤维蛋白复合水凝胶可促进骨骼再生

《Journal of Materials Chemistry B》：Mortise-tenon inspired silk fibroin–tannic acid/platelet-rich fibrin composite hydrogel enhances bone regeneration

骨组织工程中单一材料难以兼顾生物功能与物理支撑，本研究基于榫卯结构设计ST水凝胶/iPRF复合系统：ST水凝胶作为“榫”提供结构支撑与可控降解，iPRF作为“卯”负载生长因子。复合系统实现优异可注射性、粘附性及持续因子释放，促进MC3T3成骨分化，动物实验证实显著提升骨缺损修复效果。结构互补与功能协同为复杂骨修复提供新方案。

　　

骨组织工程面临的主要挑战在于，单一材料无法同时满足生物功能和物理支撑的要求。传统方法由于降解动力学不受控制、生长因子保留能力差以及材料界面不稳定，在动态生理条件下会降低治疗效果。受中国古代榫卯结构的启发，本研究提出了一种“榫卯结构整合”策略，设计了一种由丝素-单宁酸（ST）水凝胶和可注射的富含血小板的纤维蛋白（iPRF）组成的复合系统。在该系统中，ST水凝胶作为“榫”结构，具有优异的湿粘附性、自愈能力和可控的降解特性；而iPRF作为“卯”成分，携带特定的生物活性因子。这种精确的结构互补性解决了单一材料的固有局限性：尽管iPRF富含生长因子，但其降解速度过快且机械性能不足；ST水凝胶虽然能提供良好的结构支撑，但缺乏促进骨形成的能力。该复合系统表现出出色的可注射性、粘附性和持续释放生长因子的能力，显著促进了MC3T3细胞的成骨分化，并上调了与成骨相关的基因表达。体内实验证实，这种基于结构互补性和功能协同性的设计通过优化免疫微环境，显著增强了大鼠颅骨和兔下颌骨缺损模型中的骨修复效果。这一创新方案为复杂的骨缺损修复提供了新的解决方案。