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  骨質(zhì)疏松癥是由骨中礦物缺失引起的，它是一種很難被治愈的慢性病。在正常骨中，納米羥基磷灰石晶體嵌入到膠原纖維束中，通過多級(jí)組裝形成具有一定硬度和韌性的骨組裝。在骨質(zhì)疏松骨中，由于膠原過度脫礦造成了膠原內(nèi)的羥基磷灰石礦物相的缺失，從而降低其硬度并增加其骨折的風(fēng)險(xiǎn)。雖然人們對(duì)骨質(zhì)疏松癥防治開展了大量的研究并取得了進(jìn)展，但是目前對(duì)骨質(zhì)疏松癥的治療多為藥物服用，雖然能一定程度上抑制癥狀進(jìn)一步發(fā)展但無法實(shí)現(xiàn)治愈的目的。在實(shí)驗(yàn)室層次上，當(dāng)前對(duì)骨質(zhì)疏松癥的治療策略研究則集中在切開疏松骨放入人工材料誘導(dǎo)礦化，這種方法增加了手術(shù)成本，也不利用傷口愈合。因此通過簡(jiǎn)便有效的方法來治療骨質(zhì)疏松骨依然是目前亟待解決的一大難題。

  針對(duì)此類問題，浙江大學(xué)化學(xué)系唐睿康教授團(tuán)隊(duì)在其長(zhǎng)期生物礦化研究的基礎(chǔ)上，提出了通過體內(nèi)注射的方式將超小尺寸磷酸鈣納米簇注射入骨質(zhì)疏松骨內(nèi)，利用磷酸鈣納米簇小尺寸效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了膠原內(nèi)的再礦化。不同與傳統(tǒng)的納米材料，這種磷酸鈣納米簇具有超小的粒徑（~1 nm）。如何實(shí)現(xiàn)納米簇材料的宏量制備及其穩(wěn)定性是該研究的關(guān)鍵科學(xué)問題。課題組借鑒生物礦化過程，巧妙地通過利用兩種高分子（聚丙烯酸和聚天冬氨酸)的協(xié)同穩(wěn)定作用制備得到的，由于所得到納米簇具有很好的流動(dòng)性，因此被定義為磷酸鈣的高分子誘導(dǎo)液體前驅(qū)體（圖1）。

圖1. (a) 磷酸鈣納米簇材料；(b) 冷凍透射電鏡(cryoTEM)下的納米簇；(c)材料的流變性。

  這一新材料特點(diǎn)是擁有優(yōu)越的骨誘導(dǎo)功能。由于小尺寸效應(yīng)，磷酸鈣納米簇可以通過滲透的方法直接進(jìn)入脫礦的膠原纖維內(nèi)部，并在膠原內(nèi)礦化結(jié)晶為羥基磷灰石（HAP），從而達(dá)到原位礦化膠原的目的，可以有效的治療骨質(zhì)疏松骨。這種簡(jiǎn)單有效的通過再礦化脫礦膠原的方法治療骨質(zhì)疏松骨的為骨質(zhì)疏松癥的治療提供了新的思路。值得一提的是，這種磷酸鈣納米簇還具有良好的可注射性，可以直接注射入骨質(zhì)疏松骨中，從而簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)過程，減少手術(shù)創(chuàng)傷，可以快速的愈合傷口。并且這種磷酸鈣納米簇在8周時(shí)的修復(fù)結(jié)果達(dá)到穩(wěn)定（圖2）。Micro-CT統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示修復(fù)8周后，其骨密度和正常骨相近。同時(shí)，其機(jī)械強(qiáng)度（包括硬度和韌性）以及修復(fù)骨的礦物比例也都與正常骨相近。這個(gè)結(jié)果證明磷酸鈣納米簇可以快速有效的修復(fù)骨質(zhì)疏松骨。該研究為納米生物材料在硬組織修復(fù)方面的應(yīng)用提供了新的思路，突出了仿生礦化策略在生物組織再生中的運(yùn)用。

圖2. (a) 將磷酸鈣納米簇注射入小鼠脛骨平臺(tái)。(b-m) 磷酸鈣納米簇體內(nèi)修復(fù)疏松骨4周，8周和12周以后的二維，三維微型電腦斷層掃描 (micro-CT)和蘇木精伊紅(H&E)染色結(jié)果圖。(b, f, j) 0周，(c, g, k) 4周，(d, h, l) 8周，(e, i, m) 12周。

  該成果近日以“Osteoporotic Bone Recovery by a Highly Bone-Inductive Calcium Phosphate Polymer-Induced Liquid-Precursor”為題發(fā)表在Advanced Science上。論文第一作者為姚沙沙博士，通訊作者為唐睿康教授，荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)Nico A. J. M. Sommerdijk教授研究團(tuán)隊(duì)完成了對(duì)磷酸鈣納米簇的冷凍電鏡表征。工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2018YFC1105101）和國(guó)家自然科學(xué)基金（21625105和21571155）的支持。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201900683