维生素C修饰聚己内酯膜通过调控ROS-MAPK/β-catenin通路促进成骨-破骨细胞共培养体系的骨生成

本研究针对生物材料植入后活性氧(ROS)过量导致骨丢失的问题，开发了维生素C-聚己内酯(PCL-Vit C)复合膜。通过成骨-破骨细胞(OB-OC)共培养模型，发现PCL-Vit C能显著清除ROS，降低RANKL/OPG比值，上调ALP、Col1、OCN等成骨标志物表达，并通过抑制P38/ERK/JNK-MAPK和β-catenin通路促进生物矿化。该研究为优化骨再生材料提供了新策略。

　　

在口腔种植和骨缺损修复领域，生物材料植入后引发的氧化应激反应一直是个棘手问题。当手术创伤、材料异物反应和潜在感染等因素叠加时，植入部位会产生过量活性氧(ROS)，这种"氧化风暴"会打破骨微环境的动态平衡——就像一场失控的森林火灾，不仅烧毁了成骨细胞(osteoblast)的"建设工地"，还助长了破骨细胞(osteoclast)的"拆迁队"活动。更复杂的是，糖尿病等系统性疾病患者体内的ROS本已处于高位，这给骨再生带来了额外挑战。虽然临床常用全身给抗氧化剂来"灭火"，但如何精准控制植入局部的"火势"仍是未解难题。

为此，来自阿联酋沙迦大学的研究团队在《International Dental Journal》发表创新研究，他们将天然抗氧化剂维生素C(Vit C)编织进聚己内酯(PCL)纳米纤维膜，打造出既能"灭火"又能"重建"的智能材料。这种PCL-Vit C膜不仅物理特性更优（纤维直径515.25±14.07 nm，亲水性增强），更重要的是能在细胞层面调控ROS-MAPK/β-catenin信号网络的对话，为骨再生创造有利微环境。

关键技术包括：1）电纺制备PCL和PCL-Vit C纳米纤维膜；2）THP-1单核细胞经PMA诱导分化为破骨细胞并通过TRAP染色鉴定；3）建立人胎儿成骨细胞(hFOB 1.19)与THP-1源破骨细胞的直接共培养体系；4）流式细胞术检测ROS水平；5）ELISA测定RANKL/OPG比值；6）实时定量PCR和Western blot分析成骨标志物及信号通路蛋白表达。

膜形态与理化特性

PCL-Vit C膜较纯PCL膜具有更小的孔径(93.29±58.16 nm)和纤维直径，表面亲水性显著提升，这为细胞粘附创造了更佳界面。

破骨细胞分化

THP-1细胞经PMA和RANKL/M-CSF诱导8天后，形成具有典型酒红色TRAP阳性颗粒的多核巨细胞，成功建立破骨细胞模型。

ROS检测

共培养14天后，PCL-Vit C组ROS水平显著低于PCL组，证明维生素C具有高效ROS清除能力，能减轻氧化应激对细胞的损害。

ALP活性与RANKL/OPG比值

PCL-Vit C组碱性磷酸酶(ALP)活性较PCL组提升更显著，同时RANKL/OPG比值显著降低，表明成骨活性增强而骨吸收受到抑制。

生物矿化分析

茜素红染色显示，PCL-Vit C组钙结节分布更密集，定量检测证实其钙离子释放量显著高于对照组，但两组膜材料间差异未达统计学意义。

基因与蛋白表达

实时PCR显示PCL-Vit C组ALP、Col1基因表达显著上调；Western blot发现该组骨钙素(OCN)蛋白表达增加而BMP-7表达降低，Runx-2表达与PCL组相当但低于对照组，提示维生素C可能通过非Runx-2依赖途径促进骨形成。

MAPK与Wnt信号分析

关键发现是PCL-Vit C组磷酸化P38、ERK、JNK及β-catenin表达均显著低于PCL组，表明维生素C能有效抑制ROS激活的MAPK信号级联和Wnt通路过度活化。

这项研究揭示了PCL-Vit C膜通过"一箭双雕"的作用机制：既作为ROS"清道夫"减轻氧化损伤，又作为信号"调节器"优化成骨-破骨细胞对话。特别值得注意的是，维生素C对MAPK/β-catenin通路的调控呈现"智能刹车"效应——将信号活性控制在促进骨形成而非促炎反应的适宜区间。这种材料设计理念为糖尿病等氧化应激相关骨疾病的治疗提供了新思路，也为开发"抗氧化-成骨"双功能生物材料指明了方向。

当然，该研究也存在局限，如未阐明维生素C释放动力学与细胞响应的量效关系，缺乏对破骨细胞功能的直接评估等。未来研究可结合大型动物实验，验证其在复杂生理环境中的骨再生效能。但无论如何，这项工作为破解"植入物相关骨丢失"这一临床难题提供了有价值的解决方案，展现出转化医学的巨大潜力。