综述：工程纳米材料与巨噬细胞：毒性机制及保护策略

本文推荐一种创新型可注射性Gellan Gum-明胶水凝胶(GG/gelatin)复合PLGA-LDH微球(Gel-PMA)系统，通过多层递药设计实现阿仑膦酸钠(ALN)的缓释（28天释放率达95%），显著提升骨再生效果。该系统整合锰锌层状双氢氧化物(LDH)纳米载药（载药量25%）、PLGA微囊化（粒径~120μm）及钙交联水凝胶技术，使压缩强度提升至170kPa，并证实其通过上调ALP、Col I、OCN基因表达促进成骨分化，为骨组织工程(BTE)提供新型解决方案。

　　

Abstract

创新型可注射GG/明胶水凝胶复合PLGA-LDH微球系统(Gel-PMA)通过三重控释设计实现突破：锰锌层状双氢氧化物(LDH)纳米颗粒（142nm）负载阿仑膦酸钠(ALN)形成ALN-LDH复合物（载药量25%），再经S/O/W双乳化法封装于PLGA微球（120μm），最终分散于CaCl₂交联的GG/明胶基质。力学测试显示微球添加使压缩强度从30kPa跃升至170kPa，28天药物缓释率达95%，远超既往研究。

Introduction

随着人口老龄化加剧，大段骨缺损修复面临挑战。传统自体移植存在供区损伤风险，而骨组织工程(BTE)通过模拟细胞外基质的支架材料提供新思路。层状双氢氧化物(LDH)因其可调控的金属离子组成（如Mn²⁺/Zn²⁺）兼具成骨与抗菌特性，成为药物递送优选载体。阿仑膦酸钠(ALN)作为双膦酸盐代表，可通过抑制破骨细胞活性靶向治疗骨疾病，但其低分子量（272g/mol）易导致突释。本研究创新性地将ALN-LDH-PLGA三级载药系统与GG/明胶水凝胶结合，克服了传统单层载体的局限性。

Materials

实验采用MnCl₂·4H₂O、ZnCl₂·6H₂O等原料合成LDH，低酰基结冷胶(Gelzan? CM)与明胶以90:10比例复合，PLGA(50/50 L/G)微球通过PVA稳定双乳化法制备。FTIR证实ALN特征峰（3489cm^-1处O-H伸缩振动）在ALN-LDH复合物中保留，XRD显示LDH特征衍射峰（2θ=11.5°）证实层状结构完整性。

LDH characterization

微观形貌分析显示PLGA微球呈规整球形，负载ALN-LDH后表面出现纳米级凸起。体外实验证实该体系具有卓越生物相容性（细胞存活率>90%），ALP活性从0.0062提升至0.022μmol/min/mg，钙沉积量增加76%。茜素红染色与Masson染色显示显著矿化结节形成，qPCR检测到骨钙素(OCN)、I型胶原(Col I)基因表达上调2.3-3.1倍。

Conclusion

该研究成功构建具有临床转化潜力的智能骨修复系统：通过LDH层间限域效应控制ALN释放动力学，PLGA微球提供机械支撑，GG/明胶基质保证注射性能。未来可进一步探索该平台搭载生长因子或miRNA（如let-7d）用于骨质疏松与骨肿瘤联合治疗。