Advanced Materials | 塑造骨骼的未来：骨科中可吸收材料的演变

骨缺损修复仍是临床上的重大挑战，因为自体移植受供体限制，而生物惰性植入物通常需要二次手术。可吸收材料，包括聚合物、陶瓷和金属，正通过提供临时支持和同步降解，迅速改变骨科护理，以匹配组织再生。本综述重点介绍了复合支架的前沿进展，这些技术提升了机械完整性、降解动力学和骨诱导性。我们还进一步探讨了整合刺激响应智能材料（如光热、压电）、4D 打印智能材料、再生疗法和骨类器官的创新系统。新兴的临床数据在骨坏死、骨髓炎和骨质疏松等疾病的背景下进行讨论。展望未来，我们将提出包括人工智能驱动脚手架设计、梯度架构及免疫调节策略的变革性方向，以解决降解与再生之间的时空错配。本综述为下一代多功能、生物响应性骨科植入物提供了一个前瞻性的框架。

该研究以题为“Sculpting the Future of Bone: The Evolution of Absorbable Materials in Orthopedics”发表在Advanced Materials上。

使用可吸收材料构建骨科支架，实现机械性能、降解速率和新骨再生之间的动态平衡。

骨科可吸收支架的开发。

可吸收材料在不同阶段的常见改性策略。在预制阶段：结构设计、表面改性、复合配方和刺激响应工程。在制造阶段：等离子处理和高分辨率三维打印。在后制阶段：用于控制降解、成骨和炎症调节的功能涂层。经许可转载 [121]。版权 2022，Wiley-VCH

用于骨科应用的壳聚糖基可吸收材料。(a) CSP-LB 水凝胶制备及其功能机制的示意图。(b) 不同样品的压缩应力-应变曲线（左）和压缩模量（右）。经许可转载 [173]。版权所有 2023，Wiley-VCH。(c) 壳聚糖水凝胶阳离子性如何影响矿化产率的示意图。经许可转载 [174]。版权所有 2025，Elsevier。(d) CAP 处理前后骨支架的 SEM 图像，以及在 SBF 中浸泡 10 天后的图像。从上到下：纯 CS、CS (CAP)、CS/1.0 wt% HA 和 CS/1.0 wt% HA (CAP)。经许可转载 [176]。版权所有 2025，Elsevier。(e) 代表性共聚焦图像显示 CD200（紫色）和 Osterix（绿色）的免疫染色，以及 DAPI（蓝色）核染色，在小鼠术后第 4 周股骨缺损区域。经许可转载 [177]。版权所有 2021，Elsevier。导电性、抗菌性能、亲水性及低免疫原性 [126, 170]

用于骨科应用的基于HA的可吸收材料。(a) 使用HA/CPC复合材料增强成骨基因表达并支持骨修复的示意图。经许可转载 [181]。版权所有 2021, Elsevier。(b) GLT/HA-GP-LPRF治疗节段性骨缺损机制的示意图。经许可转载 [184]。版权所有 2024, Elsevier。(c) 不同水凝胶与BMSCs体外共培养的ALP染色（上）和ARS染色（下）。(d) 不同组股骨骨质疏松缺损的微CT图像。经许可转载 [185]。版权所有 2024, Elsevier

用于骨科应用的基于DBM的可吸收材料。(a) 通过去钙骨基质框架与光交联成骨微凝胶骨再生系统相结合修复大规模骨缺损的示意图。(b) 在裸鼠皮下环境中对VDGH微凝胶的体内降解评估。经许可转载 [190]。版权2022，Elsevier。(c) 静电纺丝DBM复合支架制备及骨修复过程示意图。经许可转载 [191]。版权2024，Elsevier。(d) 对G-HA/4%LAP进行阶梯应变测量，以表征G-HA/LAP水凝胶的自愈能力。(e,f) 使用qRT-PCR在第7天评估成骨基因标志物ALP和Runx2的表达。经许可转载 [192]。版权2024，Wiley-VCH。具有良好的生物相容性和生物可降解性，并含有丰富的化学位点，有利于功能化 [131, 132]。

总结

可吸收材料正在重塑骨科治疗的未来。这篇综述系统梳理了从传统生物惰性材料到可吸收聚合物、金属、陶瓷及其复合材料的演进路径，核心在于解决“降解速率与新骨再生同步”这一关键难题。材料设计上，研究重点介绍了如何通过复合策略取长补短：用镁、锌等可吸收金属提供力学支撑，用壳聚糖、透明质酸等天然聚合物赋予生物活性，再用β-TCP、羟基磷灰石等陶瓷诱导成骨，最终构建出既能在早期承重、又能随骨组织生长逐步降解让位的智能支架。

更前沿的是，文章展望了4D打印形状记忆支架、光热/压电响应材料、类骨器官构建等创新方向。这些技术让植入物不再是静态的填充物，而是能响应体温或光照主动变形贴合缺损、或在力学刺激下产生电信号促进修复的“活”材料。从股骨头坏死保髋治疗到骨髓炎抗菌、骨肉瘤术后防复发，这些材料已在临床展现出潜力。尽管在降解精准调控、大动物验证及标准化评价上仍有挑战，但材料与再生医学的深度融合，正推动骨科植入物从被动替代走向主动修复。

参考文献：

DOI: 10.1002/adma.202510848