压电驱动的分级仿生架构通过双向调节 HIF-1α 恢复免疫代谢 - 血管稳态以促进糖尿病骨缺损修复

《Journal of Nanobiotechnology》：A piezoelectrically driven hierarchical biomimetic architecture promotes diabetic bone defect repair by bidirectionally regulating HIF-1α to restore immunometabolic-vascular homeostasis

　　糖尿病骨缺损难以修复，因为慢性高血糖破坏了局部的免疫代谢和血管稳态，导致持续炎症、血管生成不良以及成骨功能受损。在此，我们报道了一种压电驱动的分层仿生架构，通过空间双向调控HIF-1α来促进糖尿病骨缺损修复。该系统由超声响应的PLLA/ZnO/DFO仿生骨膜和导电的GelMA/MXene/Ce-MOF@Arg缺损填充水凝胶组成。在超声刺激下，上层产生压电微电流并释放去铁胺，从而激活内皮细胞的HIF-1α/VEGF信号通路并促进血管生成反应，而下层则将电学信号传递至缺损核心，同时伴随精氨酸的递送和Ce-MOF纳米酶介导的氧化还原调控，降低巨噬细胞的HIF-1α表达和糖酵解活性。这一设计通过浅层促血管生成激活与深层抗炎代谢重塑的耦联，促进了免疫代谢-血管状态向更有利的方向恢复。该支架展现出良好的压电、导电、机械、降解及释放性能，促进内皮细胞迁移，驱动巨噬细胞向修复表型极化，增强成骨-血管生成耦联，并显著加速糖尿病大鼠关键尺寸颅骨缺损的愈合。我们的研究为糖尿病骨再生提供了一种电活性且空间协同的策略。