这种分层释放的仿生支架含有VEGF、bFGF和BMP2，这些成分协同作用，能够促进血管生成和骨骼再生

《Materials Chemistry and Physics》：Hierarchically released biomimetic scaffold incorporating VEGF, bFGF, and BMP2 synergistically promotes angiogenesis and bone regeneration

骨修复多因子递送系统通过级联释放VEGF、bFGF和BMP2模拟天然骨修复信号级联，促进血管生成与骨再生耦合。体外实验表明，低浓度bFGF预处理可增强PI3K/Akt-GSK3β-β-catenin通路活性，协同BMP2显著提升骨髓间充质干细胞成骨分化效率。体内实验验证，该支架在肌肉袋成骨模型和颅骨缺损模型中均展现出优异的骨再生效果，新生骨体积、骨密度及血管化程度均显著优于传统单因子递送系统。分子机制研究证实β-catenin核转位和PI3K/Akt通路激活是促进骨再生关键。

　　骨修复是一个复杂且多阶段的过程，涉及多种细胞和分子机制的协同作用。目前，现有的骨生物材料在模拟自然骨修复过程中复杂的信号级联反应方面存在不足，这限制了其在临床中的应用效果。为了克服这一局限性，本研究通过构建一种具有分阶段释放功能的多生长因子递送系统，结合血管生成与骨形成，以模拟自然骨修复中的信号传递过程，从而提高骨修复效率。

在研究过程中，首先分析了不同浓度的BMP2、VEGF和bFGF对MSCs（间充质干细胞）和HUVECs（人脐静脉内皮细胞）的生物学影响。结果显示，VEGF主要促进HUVECs的增殖、迁移和管状结构形成，但对BMP2诱导的MSCs骨生成分化没有显著影响。而bFGF在低浓度下对MSCs的增殖和迁移有显著促进作用，当与BMP2共同作用时，能够增强BMP2诱导的骨生成分化。进一步研究发现，bFGF的预处理可调控PI3K/Akt-GSK3β-β-catenin信号通路，进而促进β-catenin的表达和核转移，从而增强MSCs的骨生成能力。这些结果表明，通过合理设计生长因子的释放顺序和浓度，可以更有效地模拟自然骨修复的信号级联，从而提升骨修复效果。

为了实现这一目标，研究团队设计了一种基于GelMA微球和丝蛋白复合材料的分阶段释放生物模拟支架。该支架能够在早期快速释放VEGF和bFGF，而在后期持续释放BMP2。通过调整材料的结构和组成，使得支架在体内能够维持较好的生物相容性，并且具有良好的机械性能。实验结果显示，这种分阶段释放的生物模拟支架在促进血管生成和骨形成方面表现出优异的性能。具体来说，在体外实验中，VEGF和bFGF的早期释放显著增强了MSCs的增殖、迁移和骨生成能力，而BMP2的持续释放则有助于维持长期的骨生成信号传递。

在体内实验中，采用大鼠股骨肌肉囊异位骨生成模型和颅骨缺损修复模型来评估该支架的骨生成和修复能力。结果显示，VEGF和bFGF早期释放的支架（CS-VEGF?+?bFGF/GM-BMP2）在促进新骨形成和血管生成方面优于其他组别。此外，bFGF的预处理促进了β-catenin的表达和核转移，而VEGF的早期释放则进一步增强了血管生成，从而促进了骨生成和修复。同时，该支架的体内表现也验证了其在促进骨再生方面的潜力，表明其在临床应用中具有广阔前景。

为了进一步理解支架的体内作用机制，研究团队进行了组织学染色和免疫荧光分析。结果显示，VEGF和bFGF的早期释放不仅促进了MSCs和HUVECs的迁移，还增强了骨生成和血管生成的协同作用。同时，β-catenin的表达和核转移在支架促进骨生成的过程中发挥了重要作用，而PI3K/Akt-GSK3β-β-catenin信号通路则可能是其作用的关键机制。这些结果不仅揭示了不同生长因子在骨修复中的作用机制，也为开发更高效的骨修复材料提供了理论依据。

此外，研究还探讨了不同生长因子释放模式对骨生成和血管生成的影响。例如，同时释放BMP2和bFGF可能对骨生成产生一定的抑制作用，而分阶段释放则能更好地模拟自然骨修复过程。这些发现表明，设计符合自然骨修复信号级联的生长因子释放模式，是提高骨修复效果的重要方向。

本研究的成果不仅为骨组织工程提供了新的思路，也为未来开发更高效的骨修复材料奠定了基础。通过构建一种能够模拟自然骨修复信号级联的分阶段释放生物模拟支架，可以有效促进血管生成和骨形成，从而实现更好的骨修复效果。这一研究结果为临床骨缺损修复提供了新的解决方案，具有重要的应用价值。