负载唑来膦酸的阳离子淀粉-羟基磷灰石-ZrO2纳米复合材料在骨疾病治疗中的制备与评价

为解决唑来膦酸(Zol)治疗骨疾病时疗效低、系统性副作用显著的问题，研究人员开发了一种新型核壳结构纳米复合材料(HA-ZrO2-CSt NCs)。该材料以羟基磷灰石(HA)-氧化锆(ZrO2)为核心，阳离子淀粉(CSt)为壳层，通过静电作用负载Zol。研究证实其具有高载药效率(>90%)、优异生物相容性(细胞存活率>90%，溶血率<5%)，并能显著促进成骨分化(钙沉积增加90.6%)，为骨再生治疗提供了兼具药物控释与骨诱导功能的多功能平台。

　　

骨骼作为人体重要的支撑结构，其健康状态直接影响生活质量。然而随着人口老龄化加剧，骨质疏松等骨代谢疾病日益成为全球健康挑战。唑来膦酸(Zoledronic acid, Zol)作为一线双膦酸盐(BPs)药物，虽能有效抑制破骨细胞活性，但存在肾毒性、颌骨坏死等副作用，且高浓度会抑制成骨细胞矿化。传统骨组织工程(BTE)材料又难以兼顾机械强度与生物活性。这种治疗困境催生了对多功能骨修复材料的迫切需求。

韩国国立研究基金会支持的研究团队在《Journal of Molecular Liquids》发表论文，创新性地将生物活性羟基磷灰石(Hydroxyapatite, HA)与机械稳定的氧化锆(Zirconia, ZrO₂)复合，再通过阳离子淀粉(Cationic starch, CSt)壳层静电负载Zol，构建出HA-ZrO₂-CSt-Zol纳米复合材料(NCs)。研究采用核磁共振(NMR)验证CSt合成，通过zeta电位变化监测功能化过程，并利用鸡胚绒毛尿囊膜(CAM)实验评估血管刺激性。体外实验采用MC3T3成骨细胞模型，通过Alizarin Red S染色定量钙结节形成。

材料表征
¹H/¹³C NMR显示C-10位54.3 ppm特征峰，证实CSt成功合成。ZrO₂的引入使复合材料抗压强度提升3倍，而CSt涂层使Zol载药效率达92.3%。

生物相容性
NCs处理组细胞存活率>90%，显著高于游离Zol组(65%)。CAM实验显示NCs组血管正常分支，而游离Zol引起明显血管收缩。

成骨效能
Zol-NCs组钙沉积量比空白组高90.6%，且未出现游离Zol对矿化的抑制作用，表明控释系统有效规避了Zol的细胞毒性。

该研究突破性地解决了Zol治疗窗窄的问题：HA提供骨传导性，ZrO₂增强力学性能，CSt实现pH响应释放。这种"三位一体"设计使材料在14天内持续释放Zol，血药浓度波动减少70%。特别值得注意的是，NCs能同步抑制破骨细胞(通过Zol)并激活成骨细胞(通过HA降解的Ca²⁺/PO₄^3-)，这种双向调节机制为开发"促生成-抗吸收"协同疗法提供了新范式。研究团队负责人Myeong-Hyeon Wang指出，该技术可扩展用于其他骨靶向药物递送，具有临床转化潜力。