Adv Sci：中国科学技术大学张贤祚等团队通过仿珍珠层生物涂层实现镁降解调控，助力骨质疏松性骨修复

骨修复材料和内固定植入物具有巨大的临床潜力。然而，现有的金属装置存在显著的局限性。目前标准植入物由惰性金属制成，机械结构坚固且生物活性低。作为永久性植入物，它们往往会引发应力遮挡性骨吸收、无菌性松动、慢性炎症反应等远期并发症，因此通常需要通过二次手术取出。

此外，在骨质疏松等成骨能力受损的病理条件下，这类单纯起力学支撑作用的植入物难以实现理想的骨愈合与骨整合效果。惰性金属植入物仅能提供结构性支撑，无法主动促进骨再生，这会导致骨-植入物整合效果不佳，在骨量低下或骨质疏松的骨组织中表现得尤为明显。

镁（Mg）及其合金已成为骨科植入物的有前景替代品。它们最大的优势在于生物降解性：它们在体内逐渐腐蚀成镁离子（Mg2⁺）及其他无害产品，这些产品可以被身体安全代谢，从而消除了二次切除手术的需要。

释放的镁离子不仅具有生物相容性，还通过调节巨噬细胞趋向促骨生成表型并激活血管生成信号，促进骨骼愈合。这一过程将免疫调控与成骨结合，即使在骨质疏松等病理条件下依然有效。此外，镁还能促进局部血管生成并缓解氧化应激，进一步优化骨骼再生微环境。这些特性使镁合金成为内固定材料的高度生物活性平台。

然而，纯镁在体液环境中的腐蚀速度过快，会产生氢气并导致局部组织pH升高。这不仅会破坏植入物与组织的早期接触，还会降低其力学支撑性能，在骨质疏松骨组织中该问题更为突出。过快的降解速度会导致植入物在骨组织完成愈合前就丧失力学支撑能力，同时引发的局部碱化与界面破坏，也会阻碍骨-植入物整合进程。由此可见，理想的骨科植入物需要兼顾力学适配性、降解可控性，以及对免疫、抗氧化、血管新生与成骨过程的协同调控能力。

表面涂层满足这些要求。磷酸钙（Ca-P）涂层可减缓镁合金的腐蚀速度、缓冲界面微环境，并为成骨过程提供具有骨传导性的矿化模板。在自然界中，珍珠凭借其“砖-泥”层状结构，具备优异的抗损伤能力与界面耗能特性，这为解决镁合金在湿环境下的力学性能衰减与界面不稳定性问题提供了重要灵感。

在此基础上，将纤连蛋白模拟肽、含RGD序列等细胞黏附基序与功能性磷酸钙涂层结合，构建这种层级结构，能够增强整合素介导的细胞黏附作用，提升体内骨-植入物的接触效率与早期固定效果。更重要的是，这种“结构+生物功能”的协同策略，不仅能实现腐蚀与力学衰减的可控性，还可协同调控免疫应答、抑制氧化应激、促进血管新生并诱导成骨分化。

通过该策略，可在早期阶段构建更有利、更稳定的骨-植入物界面，同时实现镁合金降解速率与组织修复进程的同步匹配。综上，通过合理设计的仿生功能涂层，可将镁合金植入物从单纯的惰性支撑器件，转变为集力学支撑、成骨诱导与免疫调控功能于一体的活性治疗器械。

Fn修饰的类珍珠结构涂层的制备流程及其生物医学应用示意图（摘自Advanced Science）

本研究在镁合金表面构建了一种受珍珠启发的纤连蛋白模拟肽-磷酸钙复合层状涂层。其中，磷酸钙“砖”层可缓解镁合金腐蚀并提供矿化信号；Fn模拟肽“泥”层则能促进细胞黏附，并维持免疫与血管系统的动态平衡。这种层状设计旨在实现镁合金降解与组织修复的动力学匹配，最终达成骨质疏松骨组织中更快速、更稳定的骨整合效果。

总体而言，这种融合磷酸钙矿化特性与生物活性肽功能的类珍珠层状涂层策略，为镁合金在骨修复领域的应用提供了创新性解决方案，在实现快速稳定骨整合、应对骨质疏松等临床挑战方面展现出巨大潜力。