金属纳米材料在骨组织再生修复中的应用

金属纳米材料在骨组织再生修复中的应用一文创作于：2023-08-16 04:30:33，全文字数：11115。

金属纳米材料在骨组织再生修复中的应用

sg-GO）纳米颗粒和聚多巴胺修饰的金纳米颗粒涂层改善聚乳酸-羟基乙酸（PLGA）支架材料的生物功能；制备的金纳米颗粒PDA/PLGA/Lys-g-GO 复合支架具有良好的机械强度、亲水性和抗菌性能，并可显著促进成骨细胞粘附、增殖、成骨分化等功能。Ko 等[24]合成了一种双层金纳米颗粒固定钛种植体，此种植体在作用于MSC时，表现出较强的成骨潜能。

转录因子表达的时效性对诱导干细胞成骨分化至关重要，金纳米颗粒还可以搭载转录因子并依靠材料特性对搭载转录因子进行时序性表达。Kim 等[25]合成一种以直径350～450 nm 金纳米颗粒为基础的3 层连续基因延时传递系统（T-CGDS），用于将基因及时传递至MSC 中诱导成骨分化；当T-CGDS 作用于MSC 时，依次表达外层（RUNX2）、中层（SP7）和核心层（ATF4）的基因，可于体内外发挥稳定有效的骨再生性能。

3 银纳米复合材料

银纳米颗粒拥有优异的光谱杀菌效力，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌和部分病毒均具有杀灭作用。银纳米材料在治疗慢性感染造成的骨不连、骨缺损中存在巨大潜力。由于其特殊的灭菌机制，相关的耐药事件非常罕见[26]。银纳米材料若与其他高分子材料组装的复合纳米颗粒进行联合，可有效降低毒性，并保持强大的抗感染性能。Sobolev 等[27]通过等离子体电解氧化法（PEO）制备了包覆有银纳米颗粒和羟基磷酸钙的钛合金体系。该材料体系在体内可能先转化为硫化银纳米粒子，从而发挥其抗感染特性[28]。有研究指出，细胞在银纳米颗粒暴露后，干细胞中与破骨细胞途径相关的蛋白分子如BMP-4、BMP-6 和FOS 样抗原1(FOSL1)等表达显著增加[29]。银纳米颗粒也因优异的抗菌能力，常作为修饰其他纳米材料的重要组件，与其他纳米材料如明胶[30]、聚多巴胺[31]、羟基磷酸盐[32]、蚕丝素[33]、氧化石墨烯[34]等一并发挥作用。

银纳米颗粒也可联合石墨烯、合金等新型材料构建纳米体系，其安全性仍需进一步探究。Weng 等[34]设计并合成了装载银纳米颗粒的羟基磷灰石/还原氧化石墨烯3D 支架（AHRG 支架），通过复合材料协同作用，有效抑制了耐甲氧西林金黄色葡萄球菌等病原微生物生物膜形成，可促进骨修复，抑制骨感染。Chen 等[35]合成了一种抗菌的载银纳米颗粒TiO2纳米管（Ag/TiO2-NT），该新型材料可抑制磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/Akt 信号通路，抑制下游效应物GLUT1 并激活自噬。通过控制释放超低剂量银离子，纳米管可诱导巨噬细胞向M2 表型极化，并在体外创造适宜骨组织再生的骨免疫微环境。

4 结语

金属纳米复合材料构建的生物支架在加速骨组织再生修复方面具备巨大潜力。为了获得更好的治疗效果，有必要探究金属纳米材料联合介孔材料、水凝胶、生物陶瓷、合金、石墨烯等其他材料的新型纳米材料体系，并搭载一系列有效且可用于临床治疗的分子、蛋白及核酸片段，为临床治疗提供高效的骨组织再生材料。

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