华东理工大学教授刘润辉团队报道了一种用于骨修复的、基于仿生海藻酸钠/α-磷酸三钙（α-TCP）有机-无机互穿网络的力学性能增强型微球，为未来微创骨修复与组织再生提供了全新的材料设计策略。11月2日，相关研究成果发表于《先进功能材料》。

在骨缺损修复领域，基于骨水泥的微创再生疗法具有重要应用价值。目前，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和磷酸钙骨水泥（CPC）是最常见的两种骨水泥，然而前者存在不可降解、不可吸收、在体内凝固时放热过多等缺陷，后者则因力学性能较差、易溃散等缺点限制了实际应用。此外，可注射型骨水泥通常缺乏孔隙结构，不利于细胞和血管的长入从而影响骨修复效果。

微球化骨水泥能够以最小侵入创口填充任意几何形状的缺损，且自然堆叠的微球之间会形成微米级的孔隙，为内源性细胞提供了迁入和营养代谢的通道，同时助力血管网络形成。然而，现有单一组分体系仍难以实现理想的骨修复效果。

为解决上述问题，研究团队选用α-TCP作为无机组分，并以安全无毒的海藻酸钠（Alg）作为有机组分。α-TCP的水合反应可在生理pH值条件下进行，且水解生成的缺钙羟基磷灰石（CDHA）在晶体结构、化学组成和形态特征上与天然骨矿物更为接近。此外，α-TCP释放的钙离子（Ca²⁺）不仅能促进缺损部位的矿化过程，还可作为海藻酸钠凝胶化的可靠钙源，保障复合材料的稳定性。

进一步地，研究团队通过一步离心法，制备了粒径均一可控、具有天然骨相似有机-无机互穿网络结构的Alg/α-TCP复合微球。此外，研究团队采用近期发现的一类具有促进细胞粘附功能的聚合物对微球表面进行修饰。体外实验表明，经修饰的复合微球能有效支持细胞粘附、增殖，并实现细胞的一体化冻存、复苏与扩增。在大鼠股骨缺损模型中，该微球展现出优异的骨修复效果。

仿生设计的有机无机互穿网络增强型水凝胶微球骨修复材料。图片由研究团队提供

相关论文信息：http://doi.org/10.1002/adfm.202524421