IF:20.3 复合水凝胶时空递送实现血管化骨再生

本研究针对骨缺损修复过程中血管生成与骨分化难以时空耦合的核心问题，围绕前蛋白转化酶PCSK9在骨代谢中的调控作用展开探究，构建负载PCSK9与血管内皮生长因子VEGF的复合水凝胶体系。该体系依托材料缓释特性模拟天然骨愈合过程，可实现早期血管生成与晚期骨分化的协同调控；体内外实验证实该复合水凝胶可强化PCSK9的作用效果，高效介导血管化骨再生，同时阐明PCSK9通过激活ERK信号通路促进骨髓间充质干细胞成骨分化，为骨缺损的基础修复研究提供了全新作用靶点与创新研究策略。

01研究背景

骨缺损是骨科领域较为常见的病症，实现修复过程中早期血管形成并同步完成晚期骨质分化，是达成有效骨修复的关键。生长因子递送是当前骨组织再生研究中应用广泛的技术策略，然而如何实现血管化骨再生过程的时空耦合调控，依旧是该领域亟待解决的重要难题。前蛋白转化酶subtilisin/kexin 9型（PCSK9）在骨代谢过程中发挥关键调控作用，前期研究发现骨再生进程中PCSK9表达水平会出现上调，且外源性补充PCSK9能够提升骨髓间充质干细胞的骨发生分化能力，为骨再生修复研究提供了新的研究切入点。

02主要内容

本研究首先明确PCSK9在骨再生过程中的表达特征与促成骨分化作用，在此基础上设计复合水凝胶构建方案：将PCSK9吸附于血管来源的细胞外基质，同时将血管内皮生长因子VEGF掺入明胶甲基丙烯酰（GelMA），制备得到多功能复合水凝胶。利用该生物材料的持续释放特性，模拟骨缺损天然愈合的生理时序，实现早期血管生成与晚期骨生成分化的耦合调控。通过体外细胞实验与体内模型实验，验证复合水凝胶对PCSK9治疗效果的提升作用，同时探究PCSK9调控骨髓间充质干细胞成骨分化的分子信号通路，解析该体系介导血管化骨再生的内在机制。

03研究设计

04结果

体外与体内实验结果均表明，本研究构建的复合水凝胶能够进一步增强PCSK9的调控作用，成功实现高效的血管化骨再生。机制研究结果显示，PCSK9可通过激活ERK信号通路，促进骨髓间充质干细胞向成骨方向分化。整体而言，负载PCSK9与VEGF的复合水凝胶，展现出优异的促血管生成与促成骨耦合调控能力，可有效推动骨再生进程。

05思路延伸

本研究明确了PCSK9在骨再生过程中的核心调控地位及对应的分子调控通路，为骨组织再生研究提供了全新的作用靶点；基于双生物因子时空递送的复合水凝胶设计思路，可为后续骨组织工程中多因子时序调控体系的开发提供参考；结合天然细胞外基质与合成水凝胶的复合策略，也进一步拓展了生物材料在构建仿生骨再生微环境中的应用方向，为骨再生相关基础研究的深化提供了新的思路。

原文来源：

1. 期刊：Bioactive Materials

2. Pub Date：2026-03-18

3. DOI：10.1016/j.bioactmat.2026.02.048

4. 作者：Chengwei Zhou, Jinwu Bai, Jianhua Zhu, Jiayu Chen, Xiaoqiang Jin, Kanbin Wang, Xiaowen Jiang, Han Chen, Xiaoyong Wu, Bin Hu, Ruiquan Li, Man Zhang, Erman Chen, Deting Xue, Xiaohua Yu, Hua Zhang, Zhijun Pan, Jianxiang Xu