文章名称：Anthill-Inspired bionic bone cement enhances bone regeneration by guiding angiogenesis and regulating BMSCs metabolism with anti-ROS capacity
中文名称：蚁巢结构的仿生骨水泥，通过引导血管生成、调控BMSC代谢并具备抗氧化能力，从而促进骨再生
杂志名：Chemical Engineering Journa
期刊影响因子：13.4
第一作者：Chen Qian
通讯作者：Huilin Yang
发表日期：2025.03.11
DOI：10.1016/j.cej.2025.161512
研究内容
该研究设计了一种受蚁巢结构启发的仿生骨水泥材料，具备良好的孔隙结构，可模拟天然骨组织微环境，拥有独特的多孔仿生设计和优异的抗氧化性能。
这个结构不仅通过引导新生血管生成（angiogenesis），还能调节骨髓间充质干细胞（BMSCs）的代谢状态，同时具备清除活性氧（ROS）的能力，从而有效促进骨组织再生与修复。
展示了其在骨缺损修复领域的广阔应用前景，为骨修复材料的创新设计提供了重要参考。
研究背景
传统的骨水泥（如聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA）在临床上广泛应用于骨缺损修复，但其缺乏生物活性，难以促进新骨生成。
为了提高骨再生效果，研究者们开发了具有生物活性的骨水泥，如含有钙磷、镁等离子，这些材料能够促进骨和血管生成。然而，现有的生物活性骨水泥仍面临结构单一、抗氧化能力差、对骨髓间充质干细胞（BMSCs）代谢调控不足等问题。
因此，开发一种具有仿生结构、抗氧化能力强、能有效引导BMSCs代谢并促进血管生成的新型骨水泥，成为当前研究的热点。
实验方法与过程
选择性抗菌：S12脂质对Fn具有选择性抑制作用，对其他有益菌影响较弱。
益生菌保护：包裹的丁酸梭菌在胃肠道传输中得到有效保护，确保其活性和定植能力。
非抗生素策略：该方法提供了一种无需使用传统抗生素的治疗途径，降低抗生素耐药性的风险。
研究者设计了一种仿蚁巢结构的生物骨水泥，具体步骤如下：
材料制备：采用聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）纳米纤维和镁磷酸盐（MgP）复合，制备出具有仿蚁巢结构的骨水泥。
结构表征：通过扫描电子显微镜（SEM）观察其微观结构，确认其具有类蚁巢的孔隙结构。
力学性能测试：测试其压缩强度、弹性模量等力学性能，评估其在骨修复中的适用性。
生物相容性评价：通过细胞培养实验，评估其对BMSCs的细胞毒性、增殖和分化能力。
抗氧化能力测试：采用DPPH自由基清除实验，评估其抗氧化能力。
动物实验：在大鼠骨缺损模型中，评估其促进骨再生和血管生成的效果。
A) 蚁巢结构的仿生骨水泥的合成过程；
B) 新型骨水泥在新西兰兔的骨质疏松性骨缺损中，促进了类似蚁巢的骨组织生长；
C）与PMMA骨水泥相比，新型骨水泥(PMDM)促进骨形成的机制：PMDM通过信号通路减缓骨髓间充质干细胞衰老，最终调控BMSCs的成骨分化，并通过信号通路促进血管生成。
结论与讨论
1.结构特性：所制备的骨水泥具有类蚁巢的孔隙结构，有利于细胞的浸润和血管的形成。
2.力学性能：其压缩强度和弹性模量与人体骨组织相近，适合用于骨缺损修复。
3.生物相容性：对BMSCs具有良好的增殖和分化促进作用，未见明显细胞毒性。
4.抗氧化能力：具有较强的抗氧化能力，能够减少氧化应激对BMSCs的损伤。
5.动物实验：在大鼠骨缺损模型中，表现出良好的骨再生和血管生成能力，优于传统骨水泥。
综上所述，该蚁巢结构的生物骨水泥，在促进骨再生方面表现优异，具有广阔的临床应用前景。
基质胶在该研究中的应用
NEST基质胶的优势
