近日，武汉大学中南医院的研究团队在《Theranostics》杂志上发表了一篇题为“Bioinspired soft-hard combined system with mild photothermal therapeutic activity promotes diabetic bone defect healing via synergetic effects of immune activation and angiogenesis”的研究论文。该研究描述了一种用于加速糖尿病骨缺损愈合的光激活软硬结合系统（PGCZ），该系统结合了轻度光热刺激和按需离子释放的双重功能，通过免疫激活和血管生成的协同效应，促进了骨组织的修复。

 

  研究背景与挑战

 

糖尿病骨缺损的治疗是一个复杂的临床难题，主要因为其微环境中存在过度炎症、活性氧（ROS）累积、细菌感染、血管生成受损以及骨稳态失调等问题。因此，开发一种能够同时实现免疫调节、杀菌和组织再生的多功能治疗平台，对于改善糖尿病条件下的骨再生至关重要。

 

  PGCZ支架的设计与功能

 

研究团队通过将聚多巴胺修饰的沸石咪唑酯骨架-8（ZIF-8@PDA）负载双网络水凝胶（软基质成分）整合到三维打印的聚己内酯（PCL）支架（硬基质成分）中，构建了一个具有光激活特性的软硬结合系统。该PGCZ支架具备以下特点：

 

1. **仿生微结构**：具有类似于细胞外基质的微观结构，适合细胞附着和生长；

2. **生物降解性与机械性能**：拥有合适的生物降解速率和良好的力学支撑；

3. **光热性能**：在近红外（NIR）照射下产生温和的光热效应；

4. **离子释放控制**：在光热刺激下按需释放锌离子（Zn²⁺）。

 

#### 工作机制

 

在周期性的近红外照射下，PGCZ支架产生的局部光热效应促进了锌离子的释放，这种释放与温热共同作用，加速了成骨前细胞的增殖和分化，同时抑制了细菌生长。此外，该系统还能调节巨噬细胞向M2型极化，促进功能性细胞因子的分泌，有助于形成一个有利于再生的微环境，增强血管生成。实验结果显示，PGCZ平台结合轻微的光热治疗能够减轻局部炎症反应，促进内源性干细胞的募集和新血管形成，并调整成骨细胞和破骨细胞间的平衡，从而加速糖尿病条件下的骨再生过程。

 

#### 研究结论

 

该研究展示了一种智能光激活软硬结合系统（PGCZ）的设计与应用潜力，该系统集成了免疫调节、抗菌、血管生成和骨再生的多重功能，为糖尿病骨缺损的治疗提供了一种新的思路。通过体外实验验证，PGCZ支架在适当近红外光照射下显示出良好的生物相容性、活性氧清除能力、抗菌活性以及成骨潜能。