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全球骨组织损伤和疾病的负担日益加重，尤其是在老龄化人群中，这要求超越传统方法的先进治疗策略。尽管自体骨和同种异体骨移植仍是临床金标准，但它们受到供区并发症、可用性有限、感染风险和疾病传播的限制。包括金属、陶瓷和聚合物在内的常规合成材料，往往无法完全重现天然骨组
全球骨组织损伤和疾病的负担日益加重，尤其是在老龄化人群中，这要求超越传统方法的先进治疗策略。尽管自体骨和同种异体骨移植仍是临床金标准，但它们受到供区并发症、可用性有限、感染风险和疾病传播的限制。包括金属、陶瓷和聚合物在内的常规合成材料，往往无法完全重现天然骨组织的结构和功能复杂性，导致修复效果不理想。本综述旨在系统总结用于骨组织修复的仿生矿化的原理、方法、材料体系和技术创新，并为其临床转化提供前瞻性视角。研究人员对2015年至2026年间发表的关于骨组织工程中仿生矿化的研究进行了全面的文献检索和系统性综述。被综述的研究根据矿化方法（模拟体液浸没、模板引导矿化和离子动态调控）、材料体系（无机材料、有机-无机复合材料和生物活性分子复合材料）以及使能制造技术（静电纺丝、三维/四维打印和微流控）进行分类。研究人员综合了关键发现，以描绘从静态结构模拟到动态响应性矿化系统的概念演变。仿生矿化相较于传统方法具有显著优势，包括增强的生物活性、可调的降解动力学，以及持续释放生长因子和治疗性离子等生物活性分子的能力。材料开发已从单组分支架演变为模拟天然骨细胞外基质(ECM)的精细分层复合材料。先进的制造技术，特别是四维打印和基于微流控的平台，实现了对矿化过程和支架架构的精确时空控制。多个动物模型的体内研究已证明骨再生结果改善，同时增强了机械性能和功能整合。然而，在复制天然骨的分层组织、使支架降解速率与异质再生动力学相匹配，以及确保长期生物安全性方面仍存在挑战。仿生矿化代表了一种快速发展的替代方案，解决了传统骨移植的许多缺点。未来的突破将需要整合实时传感、反馈控制的离子递送和免疫调节策略，以实现不仅是结构修复，而是真正的功能和生理重建。材料科学家、力学生物学家和临床医生之间的紧密合作对于将这些有前景的策略从实验室转化为临床至关重要。
1. 引言
骨组织创伤和疾病（如骨折、骨缺损、骨质疏松）构成全球性健康挑战，尤其在老龄化人群中日益严重。传统修复方法如自体骨移植虽为金标准，但存在供区并发症、可用性受限以及疾病传播等风险；同种异体骨移植同样面临免疫原性和感染问题。常规合成材料（金属、陶瓷、聚合物）难以完整模拟天然骨组织的多级结构和功能特性，导致修复效果欠佳。仿生矿化策略通过模拟生物矿化过程，利用有机基质调控无机矿物结晶，可构建具有多级有序结构的有机-无机复合材料，在骨组织工程中展现出巨大潜力。该综述首次系统整合了从矿化方法论到临床应用的全链条研究，并明确了从静态结构模拟到动态响应性矿化系统的概念演变。
2. 骨组织矿化与仿生矿化
2.1. 骨组织矿化
天然骨矿化是一个高度有序、多级调控的动态过程。I型胶原(COL)纤维自组装形成具有周期性间隙和重叠区域的三维网络，为羟基磷灰石(HAP)晶体的成核和定向生长提供空间模板。非胶原蛋白（如骨钙素、骨桥蛋白）通过酸性氨基酸结构域结合钙离子，调节晶体成核势垒与生长动力学。成骨细胞分泌碱性磷酸酶(ALP)水解焦磷酸盐并释放磷酸根，促进无定形磷酸钙向HAP转化；破骨细胞则通过分泌H
+和蛋白酶溶解矿化基质，参与骨重塑的离子循环。骨形态发生蛋白(BMPs)和血管内皮生长因子(VEGF)等信号分子构成精细调控网络，保障正常骨矿化。Wang等人将含成核域肽段整合入明胶基质，增强了有机-无机相互作用，成功激活成骨细胞中BMP-2基因表达，实现了“结构-分子-细胞”协同调控的仿生矿化系统。
2.2. 仿生矿化
生物矿化是自然界中由细胞活动引导矿物形成的过程，如贝壳的珍珠层、磁性细菌中的磁铁矿晶粒等。仿生矿化技术模仿这些生物机制，以有机基质为模板控制无机相的成核和取向生长。Du等人通过磷酸化修饰在胶原微纤维内引入磷酸基团作为新成核位点，诱导形成沿纤维定向排列的层状磷灰石矿化结构。Yang等人开发了机械力引导的两步转化策略，将蛋白质纳米膜转化为具有多层级动态自适应间隙的淀粉样纤维(HSAF)，其矿化产物mHSAF在小鼠颅骨缺损模型中表现出良好的双相生物活性，既能促进新生骨组织再生，又能在两周内实现54.3%缺损修复、八周后达到76.9%，优于以往报道的3D打印支架。
3. 仿生矿化方法
3.1. 基于模拟体液的浸没法
模拟体液(SBF)浸没法通过模拟人体血浆的无机离子组成和pH（约7.4），在材料表面诱导形成类HAP层。例如，聚乳酸(PLA)支架经SBF浸泡7-14
