锌掺杂羟基磷灰石增强的藻酸盐-明胶支架负载5-氟尿嘧啶：细胞附着能力与一年稳定性研究

本研究针对骨癌治疗中局部药物递送与骨组织再生的双重需求，开发了负载5-氟尿嘧啶(5-FU)的锌掺杂羟基磷灰石(Zn-HA)增强型藻酸盐-明胶(AL/GL)水凝胶支架。通过系统表征发现，增加锌含量可减小HA粒径，载药支架具有更大孔径(9.79-27.14μm)和优异降解性能。细胞实验证实预浸泡载药支架显著促进正常人成纤维细胞(BJ.1)附着，XRD和FTIR分析表明支架在一年储存期内物理化学性质稳定。该研究为骨癌术后局部化疗与骨缺损修复提供了新型双功能材料解决方案。

　　

骨癌治疗面临着一个严峻的挑战：如何在彻底清除肿瘤细胞的同时修复手术造成的骨组织缺损。传统化疗药物如5-氟尿嘧啶(5-FU)虽然能有效杀伤癌细胞，但全身给药带来的毒副作用和局部药物浓度不足常常影响疗效。更棘手的是，术后骨缺损若不能及时修复，不仅影响肢体功能，还可能成为肿瘤复发的温床。面对这一临床困境，埃及国家研究中心(National Research Centre)药物与制药工业研究所的Ebtesam W.Elsayed团队创新性地将肿瘤治疗与组织工程相结合，开发出具有药物缓释和骨再生双重功能的复合支架材料。

研究人员采用藻酸盐(AL)和明胶(GL)作为基础基质，通过钙离子(Ca²⁺)和戊二醛(GA)双交联构建三维多孔网络，并创新性地引入锌掺杂羟基磷灰石(Zn-HA)增强机械性能。这种设计巧妙利用了锌离子的抗癌活性与HA的骨传导性，同时通过5-FU的局部缓释实现靶向化疗。研究团队运用X射线衍射(XRD)证实锌掺杂会显著减小HA晶粒尺寸(从29.1nm降至22.6nm)，傅里叶变换红外光谱(FT-IR)则验证了支架各组分的化学相容性。通过Brunauer-Emmett-Teller(BET)和扫描电镜(SEM)分析，发现载药支架孔径(16.19μm)显著大于空白支架(9.79μm)，且在模拟体液浸泡后进一步扩大至27.14μm，这种动态孔隙变化为细胞浸润创造了理想环境。

细胞附着研究部分揭示了材料设计的生物学优势。如图1所示，预浸泡3天的载药支架表面形成典型的纺锤形细胞群落，覆盖度显著优于空白支架。这种差异归因于两个关键因素：一是5-FU释放后增大的孔径(18.37-27.14μm)更利于细胞迁移，二是Zn-HA中锌离子的促黏附作用。特别值得注意的是，使用0.1% GA/CaCl₂交联的Scaf-2展现出更稳定的降解性能，72小时重量损失仅12.5%，远低于单纯CaCl₂交联的Scaf-1(23.7%)。

稳定性研究结果令人振奋。经过一年加速老化试验(30°C/65%RH)，支架的XRD图谱保持稳定，特征峰位(32.11°, 32.41°, 45.80°)仅出现强度轻微增强。FT-IR分析显示5-FU的特征吸收峰(809 cm^-1和1245 cm^-1)未发生位移，证实药物与载体间无化学相互作用。释放动力学评价显示，储存前后5-FU释放曲线的相似因子(f₂=58-63)均符合监管要求，初始突释(10-15分钟)和4小时完全释放的特性得以保持。

这项研究的意义在于三个方面：首先，通过Zn-HA的掺杂工程实现了材料力学性能与生物活性的协同提升，2%和6%锌掺杂使HA晶粒尺寸分别减小至27.7nm和22.6nm，增强了表面反应性；其次，建立的AL/GL/Zn-HA三元体系解决了传统支架药物负载率低(本研究达25mg/g)与机械强度不足的矛盾；最重要的是，该支架展现出独特的"动态孔隙"特性——植入初期较小孔径(9.79-16.19μm)确保高载药量，随着材料降解和药物释放逐渐扩大至27.14μm，完美匹配了先化疗后修复的临床需求时序。这些发现为骨癌的联合治疗策略提供了新思路，相关成果发表在《Journal of Pharmaceutical Innovation》上，为后续临床转化研究奠定了坚实基础。