骨质疏松症作为一种全身性的骨骼疾病,其临床特征常为骨量减少与骨组织微结构改变,其骨组织力学性能破坏,骨骼脆性增加,微小外力即可导致骨折。目前中国约有老龄人口2. 64亿。据统计,全球约有2亿人受OP影响,每年因OP其引发的骨折病例超过900万例,尤其是髋部、椎体和腕部等部位。其中髋部骨折1年内的死亡率高达20％, 致残率超50％。骨缺损作为OP常见的并发症之一,可由创伤、感染、肿瘤切除或骨折不愈合等多种因素引起。在OP背景下,骨代谢失衡与骨重建能力衰退,使修复面临双重难题:植入物因骨床质量差难以固定;局部微环境抑制间充质干细胞向成骨细胞分化。
 

传统治疗中,自体骨移植存在供骨量有限、二次创伤问题;同种异体骨移植则面临免疫排斥、疾病传播风险,且均无法解决骨质疏松性骨微环境缺陷,临床亟需创新治疗策略。骨形态发生蛋白是转化生长因子⁃β超家族的重要成员,BMP⁃2能够通过激活Smad信号通路诱导间充质干细胞向成骨细胞分化,其通过借助自分泌和旁分泌机制参与骨、软骨及相关结缔组织构建。Liu等的实验构建出工程化的细菌细胞外囊泡,其将BMP⁃2与靶向骨髓细胞的CXCR4蛋白整合到大肠杆菌表面,该囊泡可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化,有效抑制卵巢切除小鼠模型中的骨质流失,逆转OP,该实验证明了外源性BMP⁃2可使骨缺损修复速度提升30％~50％,骨密度及力学强度接近正常骨组织。
 

然而,单独应用BMP⁃2存在半衰期短、易扩散降解,需大剂量使用才能达到治疗效果,可能引发异体骨异常形成、神经根炎等不良反应。水凝胶是具有三维网络架构的高分子材料,凭借其特殊结构,可通过物理吸附或化学结合吸纳水分并在溶胀状态下维持外形,其生物相容性优异,在体内无明显免疫排斥。研究表明,水凝胶的可降解性能尤为显著,其能够借由水解反应、酶催化降解等机制代谢且产物无毒易排出;在加工性能方面,水凝胶可塑性良好,可通过模具成型、3D打印等制成复杂形状。
 

出自《水凝胶负载ＢＭＰ⁃２治疗骨质疏松症骨缺损研究进展》作者张朝洋，蒋涛。