综述：介孔生物活性玻璃：组织工程与药物递送中的强大工具

《Advanced Healthcare Materials》：Mesoporous Bioactive Glasses: A Powerful Tool in Tissue Engineering and Drug Delivery

这篇综述系统阐述了介孔生物活性玻璃（MBGs）作为第三代生物材料的革命性进展，从Hench教授开创的45S5生物玻璃（BGs）到溶胶-凝胶法制备的高比表面积MBGs，重点探讨了其有序介孔结构在骨再生、药物/基因递送和3D打印支架中的应用，尤其强调了通过掺杂治疗性离子（如Cu2+/Sr2+）和负载生物分子（如BMP-2/VEGF）实现的多功能协同治疗策略。

　　

介孔生物活性玻璃的演进与特性

自Hench教授发现SiO₂-CaO-P₂O₅体系玻璃能与骨组织形成生物活性键合以来，生物活性玻璃（BGs）历经三代发展：熔融淬火法制备的第一代（MPG）、溶胶-凝胶法制备的第二代（SGG），以及引入结构导向剂合成的高度有序介孔第三代材料（MBGs）。MBGs凭借均一的4 nm孔径和超过500 m²/g的比表面积，成为抗生素、骨诱导因子等治疗剂的理想载体。

离子掺杂与分子负载的协同效应

通过掺入Cu²⁺、Zn²⁺、Ga³⁺等治疗性离子，MBGs获得抗菌、促血管生成等新功能。例如含5% SrO的MBGs可抑制破骨细胞活性，而Cu/Sr共掺杂体系能同步促进成骨和抗菌。负载生物分子方面，骨形态发生蛋白（BMP-2）与血管内皮生长因子（VEGF）的缓释显著加速骨缺损修复，而小分子药物二甲双胍则实现糖尿病骨缺损的双重调控。

药物控释系统的精密设计

MBGs的降解-释放动力学受玻璃网络聚合度、介孔结构和表面功能化共同调控。氨基修饰可延缓阴离子药物释放，而pH响应型涂层能在肿瘤微环境中触发靶向递送。典型案例如庆大霉素负载MBGs在10天内持续抑制大肠杆菌，而地塞米松-聚己内酯（PCL）复合支架实现28天促分化释放。

3D打印与组织工程应用

通过 robocasting 技术，MBG/聚己内酯（PCL）复合支架可定制具有300 μm互通大孔的结构，其压缩模量（1-10 MPa）与松质骨匹配。新兴的生物墨水（如明胶甲基丙烯酰GelMA）结合MBGs纳米颗粒，在颅骨缺损模型中展现出优异的细胞浸润和血管化能力。

临床转化挑战与前景

尽管MBGs在动物模型中证实了疗效，但规模化生产的一致性和长期生物安全性评估仍是瓶颈。当前全球骨移植市场中，MBGs仅占5%份额，但预计2033年市场规模将达7.06亿美元。未来需整合高通量筛选和器官芯片技术，加速其向感染性骨缺损、糖尿病溃疡等临床场景的转化。

延伸应用与创新方向

近期研究将MBGs拓展至细胞外囊泡（EVs）递送领域，如miR-1843a-5p负载支架通过调控YAP通路促进骨再生。在免疫调节方面，白藜芦醇功能化MBGs可诱导巨噬细胞向M2型极化，为慢性创面治疗提供新思路。