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本文聚焦骨再生过程中微环境 pH 的作用。阐述了 pH 影响骨再生的机制，如对细胞（成骨细胞 OB、破骨细胞 OC 等）、蛋白质活性、钙（Ca2+）沉淀的作用；介绍了相关调节策略，为骨再生研究及临床应用提供重要参考。
引言
骨再生是一个至关重要的生物学过程，在这个过程中，骨不断地被吸收和重建。这一过程由成骨细胞（OB）、破骨细胞（OC）和免疫细胞等细胞实体介导，同时受到细胞因子释放、信号通路网络的复杂通讯以及骨基质矿化等关键因素的影响。骨再生对于骨折修复、骨组织生长和骨损伤愈合起着不可或缺的作用。在治疗广泛的骨科缺陷和骨疾病，如骨质疏松症、溶骨性肿瘤、佩吉特病和继发性运动综合征时，骨吸收和形成之间的精确协调是非常必要的。
在生物微环境中，pH 是组织再生的一个关键变量，微小的 pH 波动都可能加速或完全停止组织再生过程。越来越多的证据表明，轻度碱性的微环境有利于骨再生的进展，而酸性或过度碱性的微环境则会阻碍正常的骨再生，甚至导致骨溶解。急性组织伤口由于短暂性酸中毒会出现 pH 降低，慢性伤口在长时间的愈合阶段通常保持较高的 pH，但由于脓性渗出物或坏死组织，局部可能会出现酸性环境。在骨缺损愈合过程中也会出现类似的 pH 波动。pH 对骨再生的影响主要取决于蛋白质活性、钙（Ca2+）沉淀和与骨再生相关的细胞这三个因素。因此，维持微环境中的最佳 pH 对于确保良好的骨再生十分必要。
本文将重点探讨微环境 pH 对骨再生的影响，并介绍几种基于微环境 pH 调节来促进骨再生的策略。首先总结影响微环境 pH 的因素以及异常 pH 影响骨再生的机制，接着讨论微环境 pH 的测量和调节策略，以促进骨再生过程。此外，还会指出目前存在的一些瓶颈并提出相应的改进措施，为未来的研究方向提供指导。
缺氧
氧张力是影响骨缺损部位骨和血管组织再生的关键因素。血管化不足会导致骨缺损部位微环境中的血流量减少、氧含量降低，同时无氧代谢增强，进而导致乳酸积累。而且，毛细血管的缺乏使得质子无法有效地从细胞外空间被清除，加剧了细胞外的酸化。
异常 pH 影响骨再生的具体方式
pH 对骨再生的影响主要由三个因素决定。第一，pH 对调节蛋白质活性至关重要。酶作为生物反应中不可或缺的催化剂，在过酸或过碱的环境中可能会受到抑制。这种抑制会阻碍正常的生物反应速率，从而破坏骨再生所必需的生理过程。第二，细胞外磷酸钙的沉淀依赖于 pH，这直接影响骨矿化的过程。第三，pH 会影响参与骨再生的细胞的活性和分化，比如成骨细胞（OB）和破骨细胞（OC），进而对骨再生产生作用 。
体内微环境 pH 测量的传统策略
目前关于 pH 对骨再生影响的研究包括体外和体内实验。体内实验需要准确检测目标位置的 pH，这是一个关键但具有挑战性的问题。测量生物体内局部 pH 水平的技术有光纤、pH 敏感聚合物、离子敏感场效应晶体管、近红外光谱、核磁共振和荧光 pH 指示剂等。
基于微环境 pH 调节促进骨再生的策略
近年来，研究人员越来越关注微环境 pH 对骨再生的影响。通过调节微环境 pH，一系列研究致力于提高骨组织再生的效率和成功率，同时减少免疫反应和并发症。许多研究人员将微环境 pH 调节策略与骨组织工程相结合，并将其应用扩展到大型骨缺损修复的案例中。
瓶颈与未来展望
近期研究对 pH 在骨再生中的作用关注度不断提高，使其成为骨再生医学的关键话题。然而，该领域仍存在瓶颈和挑战。随着研究的不断深入，基于微环境 pH 调节促进骨再生的治疗方法具有广阔的前景。早期研究在探究骨再生过程中受 pH 影响的细胞通路时，常使用逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）观察转录情况 。
结论
长期研究表明，骨再生部位的微环境 pH 对正常骨再生至关重要，轻度碱性环境更有利于这一过程。在临床上，炎症、局部缺氧和某些疾病等多种因素会破坏骨再生微环境的动态平衡。这些破坏会改变与骨再生相关细胞的功能和活性，进而影响骨愈合的效率。
