天然腱骨界面的胞外基质具备胶原蛋白层级排列、矿物组成梯度化的特征结构，该结构是实现力传递与细胞表型调控的核心，复刻此类复杂多尺度结构与组成梯度以完成软硬组织整合，是领域内亟待解决的难题。本研究构建出仿生胶原-矿物基质，可同步模拟天然腱骨胞外基质的层级结构与矿物梯度分布，通过特定工艺实现胶原有序组装与梯度矿化，该基质能实现腱骨界面力学平滑过渡，诱导骨组织等区域特异性组织再生，动物体内实验验证了其在腱骨多组织重建中的作用，展现出该仿生基质在多组织再生中的研究价值。

本综述针对骨软骨组织异质性引发的再生修复困境，以间充质干细胞与生物材料支架结合的组织工程体系为核心，阐明生物物理信号对干细胞命运的调控机制，系统总结机械生物学导向下仿生微环境支架的设计进展，实现间充质干细胞谱系特异性分化的精准调控，为分层骨软骨再生尤其是软骨下骨的再生修复提供理论支撑与设计参考。

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研究背景

腱骨过渡组织拥有高度特化的胞外基质结构，核心特征为胶原蛋白的层级排列与矿物组成的梯度化，该结构体系可实现稳定的力传递，并对空间组织的细胞表型起到定向引导作用。现阶段，无法精准重现腱骨界面复杂的多尺度结构与组成梯度，成为阻碍软硬组织界面整合再生的关键瓶颈，亟需开发贴合天然结构特征的仿生基质构建方案。

腱骨过渡组织拥有高度特化的胞外基质结构，核心特征为胶原蛋白的层级排列与矿物组成的梯度化，该结构体系可实现稳定的力传递，并对空间组织的细胞表型起到定向引导作用。现阶段，无法精准重现腱骨界面复杂的多尺度结构与组成梯度，成为阻碍软硬组织界面整合再生的关键瓶颈，亟需开发贴合天然结构特征的仿生基质构建方案。

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本研究以腱骨界面骨组织再生与整合为核心目标，开发新型仿生胶原-矿物基质，实现胶原层级排列结构与矿物梯度分布的协同构建；系统表征该仿生基质的微观多尺度结构与拉伸力学性能，探究其对腱样组织、纤维软骨、骨组织区域特异性再生的调控机制；借助动物体内实验，验证该仿生基质对旋转袖腱骨多组织重建的效果，明确自下而上仿生策略在胶原基支架工程中的应用价值。

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采用协同电组装与后处理相结合的技术路径，引导胶原分子自组织形成排列规整的多尺度纤维状基质，复刻肌腱侧的形态特征并赋予基质稳定的拉伸力学性能；对基质进行纤维内与纤维间的空间化矿化处理，构建契合天然腱骨的矿物梯度；以兔子为实验模型，开展体内研究评估仿生基质对腱骨多组织重建及骨组织再生的调控效果。

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所构建的仿生胶原-矿物基质，可精准模拟天然腱骨胞外基质的胶原层级结构与矿物梯度分布，且具备适配的拉伸力学性能；该基质的结构与组成连续体，实现了软硬组织界面的力学平滑过渡，能够有效引导骨组织、纤维软骨及腱样组织的区域特异性再生；体内实验结果证实，该仿生基质可有效支持旋转袖部位腱骨多组织的重建，对组织功能恢复具有积极的促进作用。

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本研究提出的自下而上胶原仿生组装策略，可拓展应用于各类软硬组织界面的仿生支架制备；以胶原层级排列与梯度矿化为核心的设计理念，可为骨相关组织界面再生材料的多尺度结构设计、组成梯度调控提供新的研究思路，助力深化组织界面再生过程中材料与骨组织相互作用的机制研究。

原文来源：

1. 期刊：Bioactive Materials2. 刊发时间：2026-03-063. DOI：10.1016/j.bioactmat.2026.03.0034. 作者：Miao Lei、Hao Luo、Luyi Sun、Songsong Shi、Zhuangri Zhang、Chengxuan Yu、Han Gao、Jun Chen、Changsheng Liu、Xue Qu