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【kàng】氧化能【néng】力，从而促进骨再生
杂志名：Chemical Engineering Journa
期刊作用因子：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【rán】骨组【zǔ】织微环境，拥有独特的多孔仿生【shēng】设计和优异的抗氧化性能。
这个结构不仅通过【guò】引导新生血管生成（angiogenesis），还能调节骨髓间充质干细【xì】胞（BMSCs）的代谢状态【tài】，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【shì】了其在骨缺【quē】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服务了重要参考。
研究背景
传统的骨水泥（如聚甲基丙【bǐng】烯酸甲酯，PMMA）在临床上广泛应【yīng】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【tí】高【gāo】骨再生效果，研究者们开发了具有生物活性的骨水泥，如【rú】含有钙磷、镁等离子，这些材料【liào】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）代谢调控不足等疑问。
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【xiè】并【bìng】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，对其他有益菌作用较弱。
益【yì】生菌保护：包裹的丁酸梭菌在胃肠道传输中得到有效保【bǎo】护，确保其活性和定植能力。
非抗生素策略：该方法提供服务了一种无需【xū】使用传统抗生素的治疗途【tú】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【de】骨【gǔ】水泥。
结构【gòu】表征：通过扫描电子显微镜（SEM）监视其微观结构，确认其具有类【lèi】蚁巢的孔隙结构。
力学性能测【cè】试：测试其压缩强度、弹性模量等力学性【xìng】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【zēng】殖和分化能【néng】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，促进了相【xiàng】似蚁巢【cháo】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【chéng】的机制：PMDM通过信号通路减缓骨髓间充质干细胞【bāo】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【lèi】蚁巢的孔隙结构，有利于细胞的浸润和【hé】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【shì】合用【yòng】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【xíng】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【shàng】所述，该蚁巢结构的生物骨水泥【ní】，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
