骨愈合
是一个动态过程，受生化信号和生物物理信号调节。生化信号包括不溶性细胞外基质
(ECM)
和可溶性趋化因子、细胞因子和形态发生生长因子；生物物理信号受
ECM
的形态和力学特性以及生理活动产生的机械刺激的影响。在缺损部位形成的血凝块内早期存在多种
生长因子
(
如骨形态发生蛋白
-2 (BMP-2)
、血管内皮生长因子
(VEGF)
、转化生长因子
-
β
(TGF-
β
))
是募集干细胞、诱导血管生成和成骨的主要驱动力。
通过从患者自身血液中浓缩提取血小板而获得自体血源性蛋白支架，成为最近一种更有效且可靠的皮肤、肌腱和骨组织再生治疗方法。在这些自体血源性蛋白支架中，含有浓缩生长因子的
可注射型富血小板纤维蛋白
（
iPRF
）
可作为可注射制剂，可逐渐从液相转变为弹性纤维蛋白基水凝胶。
然而，由于这些支架的机械强度非常差，降解速度快限制了其应用，使其无法承受复杂的机械环境且难以长时间呈现骨再生的成骨信号。
因此，开发适应骨缺损局部结构和力学环境的水凝胶生物材料仍然是一个挑战。
重庆医科大学
陈陶
与大连理工大学
王华楠
教授
提出了一种双网络
(DN)
水凝胶，其结合自体
iPRF
和两性明胶纳米颗粒
(GNPs)
，允许纳米颗粒“自下而上”组装成一个相互连接的胶体网络。最初呈液态的
iPRF
与具
有剪切减薄和自愈功能的非共价交联胶体网络结合，在纤维蛋白网络聚合尚未完成的最初
400 s
内，形成了具有注射性和模塑性的复合水凝胶。
这种复合水凝胶的结构
和力学特性
符合
双重网络机制，这种机制使得
复合水凝胶的韧性值和变形程度比单
独的水凝胶要大几个数量级。兔鼻窦增强模型研究了
DN
水凝胶的生物活性和成骨能力，结果表明
DN
水凝胶对骨缺损的局部环境复杂性具有良好的适应性，即能够适应骨缺损的不规则形状，并能承受动物呼吸时上颌窦内形成的压力。此外，
DN
水凝胶还被证明可以吸收和延长生物活性。
相关研究内容以题为
”
Gelatin Nanoparticle-Injectable Platelet-Rich
Fibrin Double Network Hydrogels with Local Adaptability and Bioactivity for
Enhanced Osteogenesis
”
的论文发表在
20
年的《
Advanced Healthcare Materials
》上。
【制备工艺】
（1）
明胶纳米颗粒（
GNPs
）的制备
:
通过两步脱溶法使用猪皮明胶、去离子水和丙酮制备。
（2）
可注射富血小板纤维蛋白（
iPRF
）的获取：
以
700rpm
，
3min
离心全血。随后，从上层血液中采集
1 mL
淡黄色液体样
iPRF
。
（3）
GNPs-iPRF
复合水凝胶的制备：
使用
12%
、
15%
和
20% w/v
的
GNPs
浓度与
iPRF
混合。
【文章亮点】
（1）
双网络（
DN
）机制：
GNPs-iPRF
水凝胶由明胶纳米颗粒（
GNPs
）和可注射富血小板纤维蛋白（
iPRF
）组成，
具有独特的双重网络结构，这种双网络结构赋予了水凝胶优异的机械性能
。
（2）
局部适应性和生物活性：
GNPs-iPRF
水凝胶能够
适应骨缺损的不规则形状
，并在动物呼吸过程中
承受上颌窦形成的压力
。同时，其具有
生物活性，能够促进早期血管生成且具有成骨作用
。
（3）
增强的成骨效果：
通过兔子上颌窦增大部分模型的研究，
GNPs-iPRF
水凝胶能够
显著提高新骨形成量
，与对照组相比显示出更强的成骨能力。
（4）
生长因子的持续释放
：
GNPs-iPRF
水凝胶能够
吸收并延长释放
iPRF
中的生物活性生长因子
，这对于
促进早期血管生成和成骨作用
至关重要。
（5）
新骨形成的新模式：
研究观察到
GNPs-iPRF
水凝胶处理的组别中新骨形成模式与对照组不同，显示出从基底骨和
Schneiderian
膜两侧同时向中间区域生长的模式，这可能与骨缺损的修复机制有关。
（6）
减少骨吸收：
GNPs-iPRF
水凝胶可能通过
减轻由呼吸运动产生的压缩力来减少骨吸收，从而增强骨再生。
（7）
血管生成的促进：
该水凝胶能够
持续释放多种生长因子，促进血管生成，
这对于后续的成骨作用至关重要。
图
1. GNPs-iPRF
复合水凝胶的结构和力学性能。
图
2.
由
GNPs
和可注射富血小板纤维蛋白（
iPRF
）组成的双网水凝胶的设计与制备示意图。
