摘要：

针对骨支架力学支撑与生物活性无法协同的问题，以螳螂虾鞍状结构为灵感研发仿生复合支架，该支架兼具优异力学性能与生物活性，可通过离子释放、结构诱导促进成骨与血管化骨形成，同时明确其介导骨再生的分子信号通路机制，为骨再生支架研发提供新方向。

研究背景

传统骨骼支架难以同时满足机械支撑需求与最优生物活性，这一问题制约了大面积骨缺损修复相关研究推进，研发适配骨再生的新型支架成为核心研究方向。

主要内容

以螳螂虾鞍状结构为仿生原型，制备锌离子掺杂非晶磷酸钙/几丁质复合支架，探究其微观结构、力学性能、体外生物活性及骨缺损修复效果，通过分子测序解析支架介导骨再生的分子机制。

研究设计

采用结构、成分与功能一体化仿生思路，构建三重鞍形拟态的锌离子掺杂非晶磷酸钙/几丁质支架，保留材料非晶纳米团簇特征并完成层级梯度组装；通过体外实验验证成骨、促血管生成作用，以动物实验评估骨缺损修复效果，结合测序分析骨再生信号通路机制。

结果

所制支架维持非晶纳米团簇状态，层级组装结构赋予其良好力学性能与断裂韧性；支架可释放功能性离子，有效促进成骨与血管生成，层级梯度结构诱导早期血管形成，助力血管化骨组织生成，实现骨缺损有效修复；支架可协同激活多条关键信号通路，介导骨再生进程。

思路延伸

本研究的天然结构仿生设计为骨再生材料研发提供新范式，天然生物结构的力学-功能协同机制，为新型骨支架的结构设计、成分调控提供理论参考，也为骨再生分子调控研究奠定实验基础。

原文来源

1. 期刊：Bioactive Materials
2. 发表时间：2026-02-12
3. DOI：10.1016/j.bioactmat.2026.02.001
4. 作者：Zihao Zhao、Jianpeng Gao、Kenneth S. Vecchio、Lei Cao、Xiao Liu、Hufei Wang、Rui Yang、Peifu Tang、Ming Li、Xing Zhang