时序多功能水凝胶用于骨肉瘤术后防复发及骨缺损修复

骨肉瘤（OS）是儿童、青少年和年轻人中最常见的原发性恶性骨肿瘤。目前，手术切除结合新辅助化疗是OS的标准临床治疗方法。然而，手术通常无法完全清除肿瘤组织，可能导致肿瘤复发。此外，手术切除肿瘤组织后会形成广泛的骨缺损，难以修复。因此，开发能够完全消除残留肿瘤细胞并促进骨缺损修复的新疗法具有重要意义。中国科学院深圳先进技术研究院赖毓霄 团队与深圳大学、北京大学人民医院寇玉辉团队合作研发了一种新型可注射MgO₂增强多功能水凝胶（MOG水凝胶），实现了时序性协同抑制术后肿瘤复发和促进骨再生的功能，为骨肉瘤术后阶段性防治提供新的策略。

研究亮 点：

·局部 注射：水凝胶可注射至术后创伤处，适应性强并能够原位成胶和止血。

·时序释放 ：快速释放H₂O₂用于成胶和抗肿瘤，长效释放Mg²⁺有效促进骨再生。

·联合治疗：结合光热治疗（PTT）和化学动力学治疗（CDT），精准清除残 留肿瘤细胞。

图 1. 新型 MgO ₂ 增强多功能水凝胶的制备过程及其 多功能生物活性 示意图 。

MOG多功能水凝胶具有良好组织粘附性、可注射性、快速止血能力（图1、图2）。10MOG水凝胶（含10 mg/mL MgO₂）在体内外实验中表现出优异的凝胶稳定性和生物相容性，能够有效适应复杂的组织环境。光热实验证明了在近红外激光照射下，水凝胶具有良好的光热转化效果。通过体外降解实验表明10MOG水凝胶实现了H₂O₂与Mg²⁺的时序释放，前期释放的H₂O₂与光热疗法协同作用，快速实现残余肿瘤的消融，显著抑制术后肿瘤复发 ；后续Mg²⁺的持续释放则有效促进了骨组织再生，进而赋予水凝胶抑制肿瘤复发和缺损骨修复的功能。

图2. MgO₂增强多功能 水凝胶的制备与表征。

10MOG水凝胶在体外细胞实验和体内动物模型中展示了显著的抗肿瘤效果（图3），同时也 显著加速了骨缺损的愈合与新生骨的形成（图4）。MOG多功能水凝胶系统展示了在骨肉瘤术后治疗与骨缺损修复中的巨大潜力，为综合治疗方案提供了新的策略与方向。

图 3. 多功能水凝胶体内防骨肉瘤 复发研究。

图4. 多功能水凝胶体内 骨缺损修复评价。

相关成果发表在Biomaterials上，论文第一作者为深圳大学博士后张文静，通讯作者为中国科 学院深圳先进技术研究院赖毓霄研究员和张卫副研究员、北京大学人民医院寇玉辉副教授。

中国科学院深圳先进技术研究院赖毓霄研究员 ： 中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所副所长，转化医学研究与发展中心执行主任，广东省医用增材制造工程实验室主任，国家级青年人才。主要从事骨科相关生物材料的研究，发展了基于增材制造的个性化、多参数调控的生物材料精准成型技术，实现了对骨修复材料外形、力学、组成、微观三维结构、降解周期等关键因素的调控。主要研究结果在生物材料领域权威杂志 Nature Communications、Advanced Materials、Biomaterials、Bioactive Materials 等国际期刊上发表论文70余篇。形成专利 47 项，授权16项。主持了包括国家自然科学基金、重点研发计划等多个国家和省部级项目。

中国科学院深圳先进技术研究院张卫副研究员 ： 博导，转化医学研究与发展中心主任助理。毕业于中山大学，获化学专业学士和博士学位，分别于国家纳米科学中心和新加坡国立大学从事博士后研究。获深圳市“孔雀计划”海外高层次人才（B类）。主要从事新型生物材料和抗肿瘤纳米药物的研发。已在Chemical Society Reviews、Advanced Materials、Biomaterials和ACS Nano等期刊发表论文40余篇。申请中国和美国发明专利10余项。主持国家自然科学基金、广东省和深圳市自然科学基金、中科院深圳先进技术研究院优秀青年创新基金，作为骨干成员参与国家自然科学基金重点项目、科技部重点研发计划和中科院战略先导科技专项等。任国际华人骨研学会（ICMRS）青委会委员，中国复合材料学会复合材料增材制造专委会委员，中国抗癌协会纳米肿瘤学分会青年委员，学术期刊Biomaterials Translational，Microstructures青年编委。获第四届粤港澳大湾区高价值专利培育布局大赛金奖，第二十四届中国国际高新技术成果交易会优秀产品奖等。

北京大学人民医院寇玉辉副教授/副主任医师 ： 北京大学人民医院创伤骨科学科助理。临床擅长于四肢骨折、周围神经损伤的诊断和治疗。现兼任北京医学会骨科学分会基础学组副组长，作为负责人承担国家自然科学基金面上项目2项，国家重点研发课题1项，入选北京大学临床科学家项目；作为课题骨干参加国家“973”项目1项，国家重点研发项目3项 ；以第一作者和责任作者发表SCI论文20余篇。作为主要发明人获得国家发明专利4项、实用新型专利9项；作为成果主要完成人，获教育部科技进步奖一等奖1项、中华医学科技奖一等奖1项。