可注射性结冷胶-明胶水凝胶搭载PLGA-LDH微球实现阿仑膦酸钠控释及骨再生研究

针对大段骨缺损修复难题，研究人员开发了负载阿仑膦酸钠(ALN)的PLGA-LDH/结冷胶-明胶复合水支架(Gel-PMA)。该支架通过S/O/W双乳化法封装ALN-LDH纳米颗粒，实现28天持续释放(95%)，压缩强度提升至170 kPa，并显著促进碱性磷酸酶(ALP)活性和钙沉积，为骨组织工程提供新型智能材料解决方案。

　　

随着人口老龄化加剧，大段骨缺损修复成为临床重大挑战。传统自体骨移植存在供区并发症风险，而单纯生物材料往往难以同时满足力学支撑、药物控释和成骨诱导等多重要求。特别是阿仑膦酸钠(ALN)这类高效促骨形成药物，因其分子量小(272 g/mol)、水溶性高(10 mg/mL)，在常规载体中易发生突释现象，严重影响疗效。

针对这一系列难题，来自伊朗Hakim Pharmaceutical Company和国内研究机构的研究人员创新性地设计了一种"三明治"结构复合支架。他们首先合成锰锌层状双氢氧化物(Mn-Zn LDH)纳米颗粒(142 nm)，通过离子交换装载ALN(载药量25%)，再采用固体-油-水(S/O/W)双乳化法将其封装于聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)微球(120 μm)中，最终分散在结冷胶(GG)/明胶(90:10)水凝胶基质内，经CaCl₂交联形成可注射的Gel-PMA复合支架。这项突破性成果发表在《International Journal of Biological Macromolecules》上。

研究团队运用了四项核心技术：傅里叶变换红外光谱(FTIR)验证ALN-LDH的插层结构，扫描电镜(SEM)观察微球形貌，万能材料试验机测试力学性能(30-170 kPa)，以及体外药物释放系统(28天累计释放95%)。通过碱性磷酸酶活性检测(0.0062→0.022 μmol/min/mg)、钙沉积测定(0.0125→0.022 μg/μL)和茜素红染色等实验系统评估成骨性能。

【LDH表征】FTIR显示3489 cm^-1处O-H特征峰位移，证实ALN成功插入LDH层间。XRD谱图中2θ=11.7°的衍射峰增强，层间距从0.76 nm扩大至0.89 nm，进一步验证插层结构。

【微球性能】PLGA微球使水凝胶压缩模量提升5.7倍(30→170 kPa)，10 wt%载量时孔隙率仍保持85±3%。体外释放曲线显示，相比直接负载ALN的水凝胶，Gel-PMA的突释率从42%降至11%，28天释放动力学符合Higuchi模型。

【成骨效应】骨髓间充质干细胞(BMSCs)培养显示，实验组ALP活性在第14天达峰值(较对照组高3.5倍)，I型胶原(Col I)和骨钙素(OCN)基因表达上调2.1-2.8倍。茜素红染色显示矿化结节面积增加76%，Masson三色染色可见明显胶原纤维沉积。

这项研究通过LDH-PLGA-水凝胶三级递释系统的精巧设计，成功解决了ALN控释难题。Mn²⁺/Zn²⁺的协同作用不仅增强材料抗菌性，还通过激活BMP/Smad通路促进成骨分化。Gel-PMA的注射特性使其能完美适配不规则骨缺损，170 kPa的力学强度满足松质骨修复需求。该成果为骨质疏松性骨折、骨肿瘤切除等临床问题提供了全新的治疗策略，其模块化设计思路也可拓展至其他生长因子的递送系统开发。