综述：具有免疫调节效应的生物材料在骨再生中的研究进展

这篇综述系统探讨了免疫调节性生物材料在骨修复中的前沿进展，重点解析了其物理化学特性（如表面粗糙度、孔隙率）、生物活性分子递送系统（如Sr/Cu离子）及细胞互作机制（如巨噬细胞M1/M2极化），为骨质疏松和骨缺损等疾病的治疗提供了跨学科（免疫学-材料学）设计策略。

　　

骨再生与免疫系统的协同作用

骨骼作为多功能器官系统，其再生能力受免疫微环境严格调控。当发生骨缺损时，损伤相关分子模式（DAMPs）触发先天免疫反应，中性粒细胞率先浸润并分泌IL-6、TNF-α等促炎因子。随后巨噬细胞通过表型可塑性发挥核心调控作用——M1型分泌iNOS促进炎症清除，而M2型通过TGF-β和VEGF促进血管生成和成骨分化。T细胞亚群（如Th17与Treg）则通过IL-17/IL-10动态平衡调节破骨细胞活性，形成"免疫-骨代谢"轴（Osteoimmunology）。

生物材料的免疫调控策略

物理特性调控

表面拓扑结构直接决定细胞命运：钛表面68nm纳米管（TNT）通过激活PI3K/Akt通路促进M2极化；多孔PCL支架（600μm孔径）优化免疫细胞浸润，而仿生齿轮状陶瓷（20μm沟槽宽度）通过几何力学诱导抗炎表型。亲水性修饰（如TiO₂薄膜）通过整合素β1/β2重分布抑制NF-κB炎症通路，而负表面电位（-100mV）材料显著提升IL-10分泌。

化学组分调控

金属离子展现"双刃剑"效应：锶（Sr）掺杂生物玻璃（Sr-BGn）通过抑制NFATc1转录阻断破骨分化；镁（Mg）基材料释放的Mg²⁺激活Nrf2抗氧化通路，同时促进神经血管再生。铜（Cu）@PDA纳米颗粒通过模拟SOD酶活性清除ROS，而锌（Zn）涂层SPEEK材料通过自噬途径修复线粒体功能障碍。

病理微环境适配

在骨质疏松模型中，锰（Mn）掺杂磷酸钙（Mn-TCP）通过MAPK/NF-κB通路抑制炎症；糖尿病骨缺损场景下，铁-儿茶酚胺纳米颗粒（Fe-cat NPs）通过PPARγ上调实现M2极化重编程。3D打印的GelMA/Met@ZIF-8水凝胶可响应高糖环境释放锌离子，实现时空动态免疫调节。

临床转化挑战与展望

当前瓶颈在于材料降解速率与骨再生时序的匹配，以及个体化免疫应答的预测。未来方向包括开发多参数耦合的智能材料（如pH响应性锂（Li）凝胶），结合单细胞测序技术解析免疫细胞异质性。通过建立"材料-免疫-骨细胞"三元作用数据库，有望实现精准骨再生治疗。