NSR：会“呼吸”的人工韧带，吴成铁团队开发新型人工韧带破解骨-韧带整合难题
来源：iNature 2026-10-28 10:48
在动态拉伸负荷下，这些微皱褶的可逆展开-恢复过程放大了细胞机械刺激，不仅加速了AL@Sr生物活性锶离子的释放，还促进了机械敏感离子通道的激活并促进细胞内离子内流。
大多数传统合成人工韧带缺乏动态机械适应性，无法在循环关节负荷条件下促进稳健的组织整合。
2026年10月5日，中国科学院上海硅酸盐研究所吴成铁、Xue Jianmin共同通讯在National Science Review（IF=18.1）在线发表题为Dynamic adaptive artificial ligament with mineralized micro-wrinkles的研究论文。
该研究受生物系统皱纹的启发，成功开发了动态自适应SrCO₃/甲壳素人工韧带（AL@Sr）织物，在运动驱动的载荷条件下呈现机械信号-生物活性离子-组织再生的协同作用。研究团队通过控制源自中华绒螯蟹的天然甲壳素生物模板内SrCO₃的膜内矿化，成功构建了AL@Sr织物。
传统合成植入物主要关注改善其静态机械性能，而忽视了其在动态条件下的适应性。然而，人体组织或器官持续暴露于动态机械环境中，进化出适应多样生理需求和功能调控的自适应结构。尽管近期进展已产生用于组织再生的机械活性聚合物材料，但通过机械-生物偶联实现动态组织适应仍然是一个重大挑战。
作为承受动态机械环境的结缔组织，天然韧带通过将骨骼锚定在一起来传递机械负荷，具有高强度、弹性和良好抗疲劳耐久性的优异机械性能。更重要的是，韧带重建手术后需要持续长期的康复训练以确保运动功能的完全恢复，这意味着植入的人工韧带（AL）在恢复过程中面临动态拉伸。因此，理想的人工韧带应在优异的生物活性、高机械性能和动态耐久性之间取得平衡，这使其成为最具挑战性的合成生物材料之一。
具有微皱纹的动态适应性SrCO3矿化人工韧带(AL@Sr)的制造示意图（图源自National Science Review ）
在该研究中，受生物系统皱褶的启发，研究人员成功开发了动态自适应SrCO₃/甲壳素人工韧带（AL@Sr）织物，在运动驱动负荷条件下呈现机械信号-生物活性离子-组织再生的协同作用，用于韧带重建。
通过蟹源甲壳素生物模板内部的膜内矿化内应力，将生物活性SrCO₃纳米颗粒的微皱褶成功引入AL@Sr织物中。矿化微皱褶在增强弹性和抗疲劳性方面发挥关键作用。更重要的是，微皱褶表面表现出优异的应变响应性。
在动态拉伸负荷下，这些微皱褶的可逆展开-恢复过程放大了细胞机械刺激，不仅加速了AL@Sr生物活性锶离子的释放，还促进了机械敏感离子通道的激活并促进细胞内离子内流。此外，体内生物学实验表明AL@Sr具有高效的骨整合和韧带修复能力。该策略将生物材料设计从被动范式转变为主动范式，利用身体运动本身在动态环境中加速愈合。
参考消息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwag629
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