PEMF协同FeCu-MOF支架：促骨-血管耦合再生

针对大型骨缺损修复中骨生成与血管生成协同的需求，本研究构建了FeCu-MOF/PLA/HA复合支架，集成双金属离子程序性释放的化学信号与PEMF刺激的物理信号，形成化学物理双响应系统。该系统在体外可促进骨髓间充质干细胞增殖与骨生成分化，兼具促血管生成潜力，体内实验中与PEMF联合使用可显著增强血管化骨形成，实现骨生成-血管生成耦合调控。
大型骨缺损的有效修复依赖骨生成与血管生成的同步进行，传统生物材料常受限于结构设计缺陷及生物活性信号无法时空可控释放的问题，难以满足二者协同的修复需求，成为该领域的核心挑战。
本研究聚焦骨生成-血管生成耦合的修复难题，设计了化学物理双响应系统，将结构工程化的双金属FeCu-MOF嵌入PLA/HA支架中，使其具备Fe³⁺与Cu²⁺的程序性持续共释放能力，同时引入脉冲电磁场（PEMF）作为协同物理刺激。通过体外实验探究支架的生物相容性及对干细胞生物学行为的影响，结合体内大鼠颅骨缺损模型，系统验证该复合系统在骨再生与血管生成耦合调控中的作用效果。
首先制备FeCu-MOF/PLA/HA复合支架，表征其孔隙结构、亲水性及离子释放特征；体外层面，评估支架对骨髓间充质干细胞增殖、骨生成分化的影响，以及双离子释放的促血管生成潜力，并考察PEMF刺激的协同作用；体内层面，构建大鼠颅骨缺损模型，通过显微CT、组织学及免疫组化等技术，对比分析支架单独使用与联合PEMF刺激对骨再生及血管化的调控效果。
FeCu-MOF/PLA/HA复合支架具有相互连接的层级孔隙结构，亲水性因FeCu-MOF的掺入而增强，可实现Fe³⁺与Cu²⁺的程序性持续共释放；体外实验证实支架生物相容性优异，能促进骨髓间充质干细胞增殖与骨生成分化，且展现出促血管生成潜力，PEMF刺激可协同放大这些细胞反应；体内评估显示，FeCu-MOF/PLA/HA支架单独使用可增强骨再生，与PEMF联合使用时效果更显著，表现为更优的血管化骨形成，骨体积、密度及结构得到改善，组织整合成熟，CD31及骨生成标志物表达增强。
后续可进一步优化FeCu-MOF的结构参数与成分比例，精准调控双离子释放的速率与时序，以适配骨再生不同阶段的需求；深入探究PEMF刺激的具体参数（强度、频率等）对支架生物活性的调控规律；明确Fe³⁺、Cu²⁺与PEMF协同调控血管生成-骨生成耦合的分子机制，为该类双响应支架的性能优化提供理论支撑。

原文来源：期刊：Materials Today Bio（IF 10.2）Pub Date：2025-09-18DOI：10.1016/j.mtbio.2025.102324作者：Dongdong Guo、Wenjie Wang、Dongyang Zhao 等