大尺寸临界骨缺损的修复仍是目前的医学难题，其不能自愈的关键问题是成骨干细胞难以迁移到骨缺损的中心部位。骨膜中含有大量的成骨干细胞对于调控成骨至关重要。以往研究已经证实电活性材料通过仿生骨膜的压电性能起到促进骨修复的作用，但是单纯应用压电材料不能提供成骨所需的钙、磷等离子。同时骨缺损部位被纤维组织填充，影响成骨进程。生物活性玻璃在体液环境中通过溶出硅、钙、磷等生物活性离子起到促进成骨的作用，但其诱导成骨干细胞迁移的能力仍不足。

  基于以上问题，南方医科大学口腔医院邵龙泉教授团队联合西安交通大学雷波教授团队，通过将PVFT压电薄膜与微纳米生物活性玻璃纤维支架（BGM）相复合，构建了结构仿生、电学仿生、成分仿生的PVFT-BGM骨修复支架（图1）。体内外研究均证实PVFT-BGM的成骨性能明显优于单纯应用其中一种材料。同时发现该复合支架可诱导生成骨膜样结构（图2）。

图1. 构建PVFT-BGM复合支架。(A) PVFT-BGM的制备及骨修复示意图；(B) PVFT-BGM的表面SEM图；(C，D) PVFT-BGM的实物图；(E) PVFT-BGM的断面SEM图。

图2. PVFT-BGM诱导骨膜样结构生成：(A) Masson’s，(B) H&E染色

  进一步探究PVFT与BGM协同促进成骨的机制，发现BGM中溶出的带正电荷的Ca²⁺通过静电吸引作用聚集在PVFT的负极，大量聚集的Ca²⁺激活成骨干细胞中的钙敏感受体（CaSR），并进一步促进成骨（图3）。该研究为构建新型多重仿生骨修复材料提供了新思路。

图3. PVFT-BGM复合支架促进成骨的机制示意图。

  该研究成果已于近日在线发表在期刊Chemical Engineering Journal (IF10.6)上，题为“Periosteum structure/function-mimicking bioactive scaffolds with piezoelectric/chem/nano signals for critical-sized bone regeneration”。赵夫健、张晨光博士为该论文共同第一作者，南方医科大学口腔医院邵龙泉教授、西安交通大学雷波教授以及华南理工大学陈晓峰教授为共同通讯作者。

  论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720323317#f0005