磷酸二氢钙涂层钛合金调控间充质干细胞分泌组的骨愈合特异性分子特征研究

本研究针对钛合金植入物生物惰性影响骨整合的问题，通过电化学沉积技术在Ti6Al4V表面构建磷酸二氢钙（Brushite）涂层，结合LC-MS/MS技术解析hMSCs分泌组特征。发现涂层促进骨基质形成、凝血因子分泌及线粒体生物发生相关蛋白表达，为优化骨科植入物表面改性策略提供分子机制依据。

　　

随着人口老龄化加剧，骨科植入物需求激增，但钛合金（Ti6Al4V）固有的生物惰性常导致骨整合延迟。尽管表面改性技术如羟基磷灰石（HA）涂层已广泛应用，但其脆性、低结合强度等缺陷制约临床效果。磷酸二氢钙（Brushite, CaHPO₄
·2H₂
O）因其高溶解性和促骨再生特性成为潜力替代材料，但其调控细胞行为的分子机制尚不明确。

为破解这一难题，意大利研究团队在《Biomaterials Advances》发表研究，通过激光粉末床熔融（L-PBF）制备Ti6Al4V基板，采用电沉积法构建Brushite涂层，结合XRD、FTIR、SEM等技术表征材料特性，并利用LC-MS/MS分析hMSCs分泌组动态变化。

关键技术方法
研究采用L-PBF技术制备Ti6Al4V基板，通过电沉积法构建Brushite涂层；通过XRD、FTIR验证涂层成分，SEM观察形貌；将hMSCs与涂层材料共培养7/14天后，采用LC-MS/MS分析分泌组蛋白谱，结合生物信息学解析功能通路。

研究结果

1. 材料表征：XRD证实涂层为纯Brushite相，SEM显示1-3μm厚、10μm长的微晶均匀覆盖；拉伸测试显示涂层与基板结合良好，在pH 5.5-7.4缓冲液中快速溶解。
2. 细胞响应：Brushite组hMSCs增殖正常且SP7 mRNA表达上调，碱性磷酸酶（ALPL）活性增强，生物矿化显著提升。
3. 分泌组特征：LC-MS/MS鉴定到凝血因子（FII/FV/FX）、线粒体ATP合成酶、载脂蛋白等差异蛋白，提示涂层促进凝血-骨修复偶联及能量代谢重编程；染色质相关蛋白（如组蛋白变体）富集暗示表观遗传调控作用。

结论与意义
该研究首次揭示Brushite涂层通过多重机制协同促进骨愈合：①激活凝血级联为骨再生提供微环境；②增强线粒体生物发生支持成骨能量需求；③调控染色质重塑影响细胞命运。相比传统HA涂层，Brushite的高溶解性更利于早期血管化和细胞浸润，为个性化骨科植入物设计提供新思路。未来需进一步验证关键蛋白（如凝血因子）在骨修复中的时空调控规律。