［本站讯］近日，山东大学齐鲁医院骨科刘新宇教授与化学与化工学院崔基炜教授交叉研究团队在组织工程与再生医学领域取得系列进展，在ACS Nano（中科院1区，IF:16.1）、Advanced Functional Materials（中科院1区，IF:19）及Chemical Engineering Journal（中科院1区，IF:13.2）等期刊发表研究成果。

图1.靶向脂质体治疗骨质疏松症示意图

骨质疏松是一种以骨量减少和骨微结构恶化为特征的全身性骨病，已成为老龄化社会严峻的公共健康问题。尽管治疗骨质疏松的药物已经取得了显著效果，但是静脉注射后的纳米药物大部分会被肝脏截留吸收，导致到达骨骼部位并发挥作用的药物量较少，大大降低了药物的生物利用度。基于以上科学问题，合作团队开发了一种负载药物的靶向脂质体（简称TLipAM），通过靶向递送纳米药物和调控“肝-骨轴”双重机制，大大提高了药物利用度，实现了骨质疏松的有效治疗（图1）。该策略另辟蹊径，非特异性富集在肝脏部位的纳米药物增强了卵磷脂胆固醇脂酰转移酶（LCAT）的分泌，而LCAT可以通过“肝-骨轴”调控成骨并抑制骨吸收，将非特异性富集在肝脏部位的纳米药物变废为宝，为纳米药物治疗提供了新思路。该成果以“Integration of Bone-Targeted Delivery and Crosstalk Modulation of Liver-Bone Axis for Improved Osteoporosis Therapy”为题发表在ACS Nano。山东大学齐鲁医院教授刘新宇、王连雷，研究员高至亮，化学与化工学院教授崔基炜为该论文的共同通讯作者。山东大学齐鲁医院博士后尤云昊、冷少秋，博士研究生施杰为该论文的共同第一作者，山东大学齐鲁医院为第一和通讯作者单位。

图2.PAMg水凝胶的制备流程及治疗骨质疏松性骨缺损的机制示意图

骨质疏松症增加了骨折风险，由于局部免疫失衡、破骨细胞活性亢进、成骨能力下降及血管生成受损，骨质疏松性骨折的愈合过程与正常骨折相比更加缓慢且困难。全身给药存在生物利用度低、副作用大等问题，而局部递送系统能够精准调控病灶微环境，协同抑制骨吸收并促进骨形成，为骨质疏松性骨折修复提供了新策略。基于以上科学问题，合作团队构建了一种聚乙二醇（PEG）-阿仑膦酸钠（ALN）-镁离子（简称PAMg）双交联水凝胶，通过酰胺键与金属配位协同形成可降解高分子网络，实现ALN与Mg²⁺的持续共释放。该体系创新性地将Mg²⁺的免疫调节、成骨/成血管效应与ALN的强效破骨抑制能力相结合，在骨质疏松模型中同步调控免疫微环境、增强骨生成与血管化，并抑制骨吸收（图2），该水凝胶能够显著促进骨质疏松条件下的骨缺损修复与再生。该成果以“Engineered Poly(ethylene glycol)-Alendronate-Magnesium Hydrogels Potentiate Site-Specific Immunomodulation for the Healing of Osteoporosis Fractures”为题发表在Advanced Functional Materials。崔基炜教授、刘新宇教授、中国科学院兰州化学物理研究所研究员胡徐智为该论文的共同通讯作者，山东大学齐鲁医院博士后尤云昊和化学与化工学院博士研究生魏绍银为论文共同第一作者，山东大学齐鲁医院为第一和通讯作者单位。

另外，合作团队在治疗骨关节炎和椎间盘退变方面也取得了系列进展。针对骨关节炎治疗面临关节润滑不足、活性氧自由基过量导致的氧化应激及炎症反应、生物利用度低等问题，合作团队开发了一种负载鲑鱼降钙素的全活性成分纳米颗粒。该系统通过将具有抗氧化活性的茶多酚EGCG、具有润滑功能的PEG、鲑鱼降钙素结合，成功构建了集高效润滑、活性氧清除与药物缓释于一体的多功能纳米递送平台，从而显著抑制软骨基质降解、减少骨赘形成，相关工作发表在Chem. Eng. J.，山东大学化学与化工学院博士研究生刘含茹、山东大学齐鲁医院博士研究生张鹏飞为论文共同第一作者，崔基炜教授、刘新宇教授、山东大学齐鲁医院教授赵云鹏为该论文的共同通讯作者，山东大学化学与化工学院为第一和通讯作者单位。针对干细胞疗法治疗椎间盘退变过程中，因局部氧化应激与炎症微环境导致干细胞存活率低和分化效率不佳等问题，合作团队利用微流控开发了一种负载促红细胞生成素的羧甲基壳聚糖/单宁酸水凝胶微球，成功实现了对间充质干细胞的体外训练，增强其抗氧化、抗凋亡及向髓核样细胞分化的能力，为椎间盘退变性疾病的干细胞治疗提供了功能化训练平台与协同修复策略，相关工作发表在Chem. Eng. J.，刘新宇教授、赵云鹏教授、王连雷教授、高至亮研究员为该论文的共同通讯作者。山东大学齐鲁医院博士后常铭政、王晓雄、马庆良和化学与化工学院博士研究生张肖辉为论文共同第一作者。山东大学齐鲁医院为第一和通讯作者单位。

刘新宇教授和崔基炜教授交叉研究团队长期关注骨及周边组织修复的基础及应用研究，从临床应用的需求出发，设计生物材料并解决组织修复中的关键科学问题，在骨科相关疾病机制解析、组织工程和再生医学领域取得了系列创新性成果。上述研究工作得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者以及山东省自然科学基金的资助和支持。