近日，j9国际集团(中国)-官方网站j9国际集团(中国)-官方网站刘佳教授团队联合武汉大学、中国科学院武汉病毒研究所等多家高校院所，在骨缺损修复生物医用仿生支架领域取得重大原创性突破。相关研究成果以A Thermoplastic and Visualizable Bone Scaffold Dynamically Enhances Hemostasis and Osteogenesis in Bone Defects为题，正式发表于国际顶级期刊Advanced Functional Materials（AFM，IF=19.0，中科院一区 Top、自然指数核心期刊），j9国际集团(中国)-官方网站为第一完成单位。
一、成果核心信息
• 发表期刊：Advanced Functional Materials（AFM）
• 期刊级别：中科院一区 Top、自然指数期刊，影响因子 19.0
• 发表时间：2026 年 1 月
• 第一作者：蔡明真 博士（j9国际集团(中国)-官方网站）
• 通讯作者：刘佳 教授（j9国际集团(中国)-官方网站）、蒋序林 教授（武汉大学）、胡杨波 研究员（中科院武汉病毒所）
• 合作单位：武汉大学、中国科学院武汉病毒研究所
• 论文 DOI：https://doi.org/10.1002/adfm.202531292
二、行业临床痛点
全球每年超 2000 万患者因创伤、感染、肿瘤、骨髓炎引发骨缺损。临床传统治疗采用分阶段手术模式：先植入止血材料止血→待血管稳定后取出止血材料→再植入成骨支架修复骨缺损。该模式存在手术流程繁琐、治疗周期长、二次创伤风险高、材料与缺损匹配度差等弊端；同时，商用骨蜡可塑性好但不可降解、抑制骨再生、易引发肉芽肿，传统成骨支架普遍存在无法术中塑形、缺乏实时影像监测、降解与新骨再生不同步等短板，临床亟需集快速止血、精准适配、可控降解、促成骨、无创可视化监测于一体的新型骨修复材料。
三、创新设计与技术原理
团队受天然骨无机 - 有机复合结构与蜂蜡热塑可塑性双重仿生启发，以天然生物相容性甲壳素为基底，经化学修饰合成温敏型碘代季铵化甲壳素IQCH，复合仿生骨无机组分纳米羟基磷灰石 nHA，再引入类蜂蜡特性 PEG1000 浸润，构建热响应自适应可 CT 可视化仿生骨支架 TRANS。
1. 碘分子修饰赋予支架CT 显影能力，实现植入后无创长期深层组织追踪；
2. PEG 赋予支架温度响应可逆力学与塑形特性，实现加热软化塑形、体温下恢复高强刚性；
3. nHA 提供仿生骨矿物组分与钙离子活性，协同加速凝血级联反应、诱导成骨分化；
4. 体内 PEG 可动态逐步溶出，原位恢复支架贯通多孔结构，为干细胞浸润、血管新生与营养交换提供微环境。
四、核心研究亮点
1. 温控智能热塑，精准适配不规则骨缺损
TRANS 在 50℃加热后软化可塑性强，可手工任意塑形，完美贴合各类复杂不规则骨缺损；降温至生理体温后快速恢复高强力学性能，压缩强度 7.7 MPa、压缩模量 131.9 MPa，与人体松质骨力学高度匹配，实现缺损稳定支撑与密封止血。
2. 止血性能远超商用骨蜡
大鼠股骨出血模型验证：止血时间仅 1.47 min，仅为商用骨蜡的 1/4；术后失血量仅为骨蜡组 14.7%；液体冲击作用下，试样爆破压力达 146.3 kPa，远高于人体收缩压，密封防渗漏性能优异。支架可高效吸附红细胞、血小板，激活内外源凝血通路，协同 nHA 钙离子进一步加速血凝。
3. CT 无创全程可视化，打破骨修复 “黑箱”
碘改性赋予支架优异 X 射线衰减特性，CT 值呈浓度梯度升高，可穿透约 6 cm 多层猪肌肉软组织清晰成像；体内植入后可长期无创动态监测支架降解、新骨生长全过程，实现材料降解与骨再生同步可视化评估。
4. 激活成骨通路，骨修复效果突出
TRANS 可显著促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）迁移、增殖与成骨分化，显著上调 ALP 活性与钙结节矿化水平；分子机制研究证实，支架可靶向激活TGF-β核心信号通路，调控成骨转录因子与生长因子表达。大鼠胫骨 2 mm 穿孔缺损修复 10 周后，骨体积分数 BV/TV 达 76.3%、骨再生体积分数 BRV/TV 达 48.1%，修复效果显著优于空白组与商用骨蜡组。
5. 可控降解和生物相容性
支架在含溶菌酶生理环境下可 60 天内平稳降解，降解速率与新骨再生高度匹配；细胞活性、溶血实验、脏器组织切片染色及血液生化指标检测均证实，TRANS 无细胞毒性、无明显炎症反应、生物安全性良好，克服了商用骨蜡易诱发炎症、阻碍骨愈合的缺陷。
五、大型仪器共享平台支撑作用
本研究依托学院大型仪器共享平台从材料合成、结构表征、热学流变、微观形貌、表面性能、细胞生物学、分子机制到动物活体验证全链条实验。平台多台高精尖仪器为成果数据可靠性、科学性提供了硬件支撑：
平台设备 | 表征用途 |
旋转流变仪 | 测定 IQCH、IQCH/nHA 体系溶胶 - 凝胶转变温度，测试储能模量 G'、损耗模量 G''，评价温敏流变与热凝胶化行为 |
扫描电子显微镜（SEM） | 观测 IQCH、IQCH/nHA、PEG 浸润、脱 PEG 后多阶段断面微观形貌、孔径及孔隙结构 |
原子力显微镜（AFM） | 定量检测不同支架表面粗糙度、微观拓扑形貌 |
差示扫描量热仪（DSC） | 测试支架热相变、熔融结晶行为，解析 PEG 赋予热塑性的热学机理 |
傅里叶变换红外光谱仪（FTIR） | 检测特征官能团、磷酸根、PEG 特征吸收峰，分析分子氢键与复合网络结构 |
激光共聚焦显微镜 | Calcein-AM 活细胞荧光标记，原位观测细胞在支架孔隙内三维黏附、浸润与分布 |
纳米粒度及 Zeta 电位分析仪 | 表征纳米羟基磷灰石 nHA 粒径分布、表面 Zeta 电位 |
倒置荧光 / 光学显微镜 | 细胞划痕迁移、活死细胞染色、ALP 染色、茜素红染色、组织切片病理 |
观测多功能酶标仪 / 紫外分光光度计 | 凝血指数 BCI、PT/APTT 凝血指标、CCK-8 细胞增殖、ALP 活性、钙结节定量 |
六、成果价值与应用前景
该研究突破传统骨修复材料止血、成骨、影像监测相互割裂的技术瓶颈，适配骨科创伤、骨肿瘤术后缺损、脊柱修复、颌面骨重建等多种临床场景，具备极高的临床转化与产业应用价值。该成果充分彰显了我校在生物医用材料、组织工程与再生医学领域的学科创新实力，也凸显了大型仪器共享平台在跨学科协同科研、高水平成果产出中的支撑价值。
