编辑推荐：
手性骨修复材料通过模拟天然骨的不对称结构，为骨缺损治疗提供了新策略，近年来已成为骨组织工程领域的重要研究热点。本综述总结了手性材料的表征方法及其对细胞行为的调控机制，分析了三类材料体系——手性无机材料、手性有机材料和手性复合材料——在骨缺损修复中的应用进展。这
手性骨修复材料通过模拟天然骨的不对称结构，为骨缺损治疗提供了新策略，近年来已成为骨组织工程领域的重要研究热点。本综述总结了手性材料的表征方法及其对细胞行为的调控机制，分析了三类材料体系——手性无机材料、手性有机材料和手性复合材料——在骨缺损修复中的应用进展。这些材料通过表面拓扑结构和化学不对称性调控细胞行为，在促进成骨分化、加速血管生成和调节免疫微环境方面展现出显著优势，为开发高性能骨修复材料提供了理论基础和设计思路，推动了手性生物材料从基础研究向临床应用的转化，并为复杂骨缺损的治疗开辟了新途径。
主体内容总结
1. 引言
骨是人体中最坚硬的组织，在支撑身体、运动及维持血钙平衡等方面发挥着不可替代的作用。骨缺损是骨组织损伤中最常见的类型，由创伤、感染或肿瘤切除等多种因素导致，是常见且棘手的临床问题。虽然骨组织具有一定的自我愈合能力，但当骨缺损达到临界尺寸时，便超出了骨组织的自我修复能力，通常难以自行愈合。随着人口老龄化加速、事故频发以及骨组织疾病日益突出，严重骨缺损患者数量持续上升。全球每年进行的骨移植手术超过400万例，是仅次于输血的组织移植手术。然而，目前的治疗策略面临一定局限性：自体骨移植虽被视为骨修复的“金标准”，但来源极为有限，难以满足大面积骨缺损的修复需求，且会造成供区二次损伤；同种异体骨移植存在免疫排斥风险；异种骨移植则因强免疫原性和跨物种疾病传播风险而受限。传统骨修复材料如磷酸钙骨水泥、羟基磷灰石（HA）等生物陶瓷及聚合物，在一定程度上能促进骨再生，但存在降解率低、与新骨形成速度不匹配、缺乏有效骨诱导能力、机械强度不足等问题，尤其在复杂病理微环境下难以实现精准药物释放。此外，大多数传统材料依赖被动修复，无法主动调控局部免疫微环境，难以引导快速血管长入以满足大面积骨缺损中心的血供需求，也缺乏应对感染性骨缺损、骨质疏松性骨缺损等复杂病理微环境的能力。因此，迫切需要开发兼具高机械强度、与骨修复生理过程兼容、能调节局部免疫微环境并主动促进骨再生的新型骨修复材料。手性是天然骨组织固有的属性，从分子尺度到介观尺度普遍存在。传统骨修复材料虽然在化学成分上与天然骨相似，但由于缺乏层级手性结构，只能与细胞发生非特异性相互作用，难以主动引导组织再生。手性为骨修复材料的设计引入了新的结构自由度，在不改变材料基本物理化学性质的前提下，可通过手性构象选择性调控巨噬细胞、内皮细胞和干细胞，重塑缺损部位的免疫和血管微环境。近年来，手性骨修复材料因其独特结构特性，能够精确模拟天然骨组织的微观不对称空间结构，作为极具前景的新策略逐渐进入人们视野，在控制细胞行为和促进骨再生方面展现出显著优势，成为骨组织工程的研究热点。
2. 手性材料概述
2.1 手性材料的定义
手性是指物体不能与其镜像重合的内在属性，是从微观分子到宏观宇宙各尺度的普遍规律。手性材料是缺乏空间镜面对称性的物质，仅以左旋（L）和右旋（D）两种手性形式区分，其结构或结构单元无法通过平移或旋转与其镜像完全重合。这种不对称性可能源于材料的分子构型、晶体结构或宏观形貌。因此，它们在光学、磁学、化学等方面表现出独特的手性响应，如圆二色性（CD）和圆偏振发光（CPL）。近年来，随着合成技术和表征方法的进步，手性材料的研究已从传统手性分子和手性聚合物扩展到纳米级金属、半导体、碳基及复合材料等领域，形成了多样化的体系。
2.2 手性材料的制备
手性材料的制备方法可根据其手性构建原理和失活来源系统地分为化学法、物理法和生物法。其中，化学法是当前最成熟的主要制备策略，包括手性诱导剂介导法、有机模板转录法和手性金属有机框架自组装法。最具代表性的是手性诱导剂法，即利用手性分子如酒石酸作为诱导剂，在羟基磷灰石或磷酸钙骨水泥的合成过程中引导晶体沿特定手性方向生长。有机模板转录法涉及合成特定手性有机凝胶，并以其表面的手性纤维结构为模板，将无机材料转录成具有相应手性形态的无机纳米纤维或纳米管。手性金属有机框架利用手性配体与金属离子自组装，直接构建具有手性结构的生物材料。物理方法主要通过外场诱导、表面拓扑效应等手段赋予材料手性，而不依赖于材料分子的化学结构，例如利用3D打印技术制造具有特定宏观几何形状的手性聚乳酸骨修复支架。生物方法则直接利用酶、氨基酸或其他天然生物大分子的固有手性结构作为模板，通过生物矿化或酶促反应制备手性材料。
2.3 手性材料的表征
由于手性材料独特的非对称结构，对其进行系统表征不仅需要捕捉其光学手性信号，还需结合晶体结构和形貌分析等技术，形成多层次、交叉验证的完整图谱。常用表征方法包括圆二色光谱（CD）、旋光仪、振动圆二色谱（VCD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）。CD光谱主要用于分析手性分子的结构和构象，基于手性分子对左、右圆偏振光吸收的差异。旋光仪利用圆双折射原理测量线偏振光通过样品后偏振面的旋转角度。VCD是一种基于CD的测试方法，聚焦于分子振动的光吸收和散射，可揭示分子手性与振动模式的关系。SEM和TEM分别用于分析样品表面三维形貌和内部微观结构。此外，X射线衍射（XRD）和紫外-可见吸收光谱（UV-vis）也常作为辅助手段用于手性材料的表征。
2.4 手性材料对细胞行为的调控
手性材料对细胞行为的调控是近年生物医学研究的热点。手性材料的左旋或右旋结构可被细胞检测并被细胞表面受体特异性识别，从而选择性调控细胞生长、粘附、增殖、分化和免疫反应。在手性材料调控细胞粘附和增殖方面，人工手性材料可通过立体选择性相互作用调节细胞的粘附和增殖行为。研究发现，左旋结构在促进细胞粘附、铺展和组装方面通常优于右旋结构。在手性材料的细胞毒性方面，手性结构的对映体可与生物系统以完全不同方式相互作用，不同手性构型的纳米颗粒在细胞摄取效率和活性氧（ROS）产生方面存在显著差异，从而影响细胞毒性。在手性材料调控干细胞分化方面，手性可作为干细胞命运决定的关键因素，左旋细胞外基质（ECM）通过增强细胞收缩力、粘着斑激酶/细胞外信号调节激酶1/2级联反应和Yes相关蛋白/小转录因子2的核转位，驱动间充质干细胞的成骨分化，而右旋ECM则抑制上述信号，诱导其向脂肪细胞分化。在手性材料调控细胞免疫极化方面，手性结构在免疫识别中发挥关键作用，不同手性的纳米颗粒可表现出不同的体内外免疫应答，左旋或右旋结构可调控巨噬细胞极化、抗原呈递和T细胞激活等过程，从而影响免疫治疗效果和组织修复进程。
3. 手性骨修复材料的研究进展
手性骨修复材料根据其组成和设计理念主要可分为三大体系：有机手性骨修复材料、无机手性骨修复材料和有机-无机复合手性骨修复材料。每种类型的材料在结构特征、功能优势和应用挑战方面均表现出明显差异，其合成制备方法也各不相同。
