糖尿病骨缺损修复受病理微环境干扰存在核心难题，本研究开发新型植入式智能生物电池，依托微电流实现巨噬细胞重编程与骨骼重塑的协同调控，完成糖尿病骨缺陷的修复并明确分子调控机制，搭建出电刺激耦合免疫调控的骨再生材料研究平台。

01研究背景

糖尿病病理状态下，血糖波动、活性氧水平升高与巨噬细胞极化异常，会直接造成成骨细胞-破骨细胞功能轴失衡，大幅增加骨缺损修复难度；基于电刺激的导电生物材料为糖尿病骨再生提供了新思路，但传统内源植入式电池设备存在体积庞大、无法适配体内自然生物过程的局限。
02主要内容
研发适用于糖尿病炎症微环境的GF-Os G植入式智能生物电池，探究其在高糖环境下的微电流生成能力，分析该材料对巨噬细胞表型、骨髓间充质干细胞成骨分化的调控作用，研究其对成骨-破骨细胞轴的调节效应，揭示介导骨再生的分子信号通路，并通过体内实验验证材料的骨修复作用。
03研究设计
针对糖尿病骨缺损的病理微环境特征，设计复合GelMA、四氟苯酚酸、骨抑制素与氧化石墨烯的智能生物微电池；以高糖病理环境为研究场景，围绕巨噬细胞重编程、免疫微环境优化、骨骼重塑耦合调控展开研究，从细胞、分子及动物体内层面验证材料功能与作用机制。
04结果
GF-Os G生物微电池可在高糖环境中产生微电流，能将巨噬细胞重编程为M2表型以构建适宜的免疫微环境；电刺激可直接促进骨髓间充质干细胞成骨分化，与相关因子协同调节成骨-破骨细胞轴；该材料通过ERK/P38-GPX4轴介导成骨进程，体内实验证实其可调节免疫反应，有效促进糖尿病骨缺陷修复。
05思路延伸
本研究构建了免疫调控与生物微电池电刺激系统结合的新型材料平台，为糖尿病病理微环境下的骨组织再生提供了全新研究思路，也为病理微环境中电活性生物材料的功能化设计与机制研究提供了参考。
原文来源：
1. 期刊：Advanced Functional Materials2. 发表时间：2025-11-173. DOI：10.1002/adfm.2025158204. 作者：Nanning Lv、Haifu Sun、Wenxiang Tang等