综述：材料界面上的蛋白质吸附：用于骨修复应用陶瓷支架的机制设计框架

《BioMedical Engineering OnLine》：Protein adsorption at material interface: mechanistic design framework for engineering ceramic scaffolds for bone repair applications

　　

摘要

由于陶瓷材料在化学成分上与人类骨骼相似，且具有天然的生物相容性，因此被广泛用于骨组织工程领域。由陶瓷制成的骨支架可以通过为细胞提供附着、增殖和分化的场所来促进新骨形成，随后与宿主组织融合。然而，细胞无法直接附着在植入的陶瓷表面，而是与材料表面吸附的动态蛋白质层发生相互作用，这些蛋白质层通过特定的整联蛋白-配体信号传导机制来促进细胞的黏附和增殖。因此，蛋白质吸附并非被动过程，而可作为一种设计依据，用于开发更先进的陶瓷支架。尽管人们在表面改性方面做了大量努力，但关于陶瓷表面特性、蛋白质吸附行为以及后续成骨信号传导之间的机制关系，相关研究在文献中仍缺乏系统性阐述。本综述强调了蛋白质吸附在介导对骨组织再生至关重要的初始细胞-陶瓷相互作用中所起的核心作用，这一作用往往被忽视。与以往的研究不同，本文重点分析了过去十年间的相关研究，尤其是近五年的成果，探讨如何通过调控蛋白质与陶瓷的相互作用来提升其生物相容性，这也是本综述的独特之处。通过深入评估体外和体内研究，我们认为陶瓷支架上的蛋白质吸附可被视为一种可控的生物导向设计参数，可用于开发新一代的骨诱导陶瓷材料。本综述还阐述了蛋白质吸附的多重性质，以及它在开发更具生物相容性的骨组织工程用陶瓷材料中的关键作用。

图形摘要

此图片的替代文本可能是由人工智能生成的。

由于陶瓷材料在化学成分上与人类骨骼相似，且具有天然的生物相容性，因此被广泛用于骨组织工程领域。由陶瓷制成的骨支架可以通过为细胞提供附着、增殖和分化的场所来促进新骨形成，随后与宿主组织融合。然而，细胞无法直接附着在植入的陶瓷表面，而是与材料表面吸附的动态蛋白质层发生相互作用，这些蛋白质层通过特定的整联蛋白-配体信号传导机制来促进细胞的黏附和增殖。因此，蛋白质吸附并非被动过程，而可作为一种设计依据，用于开发更先进的陶瓷支架。尽管人们在表面改性方面做了大量努力，但关于陶瓷表面特性、蛋白质吸附行为以及后续成骨信号传导之间的机制关系，相关研究在文献中仍缺乏系统性阐述。本综述强调了蛋白质吸附在介导对骨组织再生至关重要的初始细胞-陶瓷相互作用中所起的核心作用，这一作用往往被忽视。与以往的研究不同，本文重点分析了过去十年间的相关研究，尤其是近五年的成果，探讨如何通过调控蛋白质与陶瓷的相互作用来提升其生物相容性，这也是本综述的独特之处。通过深入评估体外和体内研究，我们认为陶瓷支架上的蛋白质吸附可被视为一种可控的生物导向设计参数，可用于开发新一代的骨诱导陶瓷材料。本综述还阐述了蛋白质吸附的多重性质，以及它在开发更具生物相容性的骨组织工程用陶瓷材料中的关键作用。

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