背景介绍

骨不连或延迟愈合是骨科临床面临的一大难题。骨愈合是一个涉及炎症免疫调控、血管生成、成骨分化及生物矿化等多阶段的复杂生理过程。免疫稳态、细菌清除与成骨微环境之间的内在联系，亟待一种综合性的治疗策略。为此，本研究成功开发了一种基于没食子酸修饰的钼基多金属氧簇材料（Mo-POM）。理论与实验证据表明，从没食子酸到Mo-POM簇的电子转移缩小了HOMO-LUMO能隙，增强其多酶模拟活性，从而高效清除活性氧并重塑免疫微环境。该材料还能通过协同破坏细菌膜和生物膜，发挥广谱抗菌功能。为实现长效缓释与临床应用，Mo-POM被封装于明胶/纳米羟基磷灰石水凝胶支架中。所得Mo-POM@GG/nHA体系在骨再生过程中，能够协同实现早期免疫调节、抗菌活性和增强的生物矿化作用。尽管多金属氧簇已展现出多样的生化特性，但其在骨再生领域的应用尚属空白。本研究表明，单一Mo-POM簇可作为核心调节单元，实现“一石三鸟”—清除炎症、调节免疫微环境并促进成骨，为设计新一代骨科用集成生物材料提供了新思路。

成果简介

该研究报道了基于没食子酸修饰的钼基多金属氧簇（Mo-POM）复合水凝胶系统Mo-POM@GG/nHA的研发及其在骨缺损修复中的应用。该体系以Mo-POM纳米簇为核心功能单元，明胶（GG）和纳米羟基磷灰石（nHA）构成可注射水凝胶支架，具有以下突破性优势：

（1）多功能协同修复机制：Mo-POM通过清除活性氧（ROS）有效缓解骨缺损部位的氧化应激，重塑免疫微环境；其同时具备广谱抗菌活性，可破坏细菌生物膜与细胞膜，预防感染；配合nHA的成骨诱导作用，实现“免疫调节—抗菌—成骨”三重功能协同，显著促进骨愈合。

（2）可注射与缓释载体系统：GG/nHA水凝胶具备温敏可注射特性，可在生理温度下原位凝胶化，贴合骨缺损形态；其三维多孔结构支持细胞迁移、营养交换与长效释放Mo-POM及nHA，增强生物相容性与成骨活性。

（3）高效骨再生与免疫调控能力：在小鼠颅骨缺损模型中，Mo-POM@GG/nHA显著促进新骨生成，增加骨体积分数与骨小梁数量；同时调控巨噬细胞由促炎M1型向修复M2型极化，下调IL-1β、TNF-α等炎症因子，证实其通过调节MAPK/NF-κB信号通路实现免疫微环境的重编程。

图1. Mo-POM NCs@GG/nHA水凝胶合成与骨缺损修复机理示意图