2025關節(jié)領域材料學研究進展

2025關節(jié)領域材料學研究進展損傷修復和骨關節(jié)感染防治提供了新的治療策略。本文檢索了近三年(2022-2024)PubMed收錄發(fā)表在Q1雜志的關節(jié)領域材料學研究面綜述最新研究進展。的材料學最新進展料，包括水凝膠材料、納米材料、載藥遞送系統(tǒng)以及3D打印技術等，以展示這些生物材料的最新研究進展和潛在的臨床應用。1.1水凝膠復合水凝膠的設計(雙網(wǎng)絡水凝膠等)、生物功能化策略(整合負載生物因子)以及先進制造技術(3D打印技術)等方面，并著重于推動水相容性以及生物活性等。在一項研究中，通過Hofmeister效應處理基于聚乙烯醇/聚丙烯酰胺(PVA/PAM)的雙網(wǎng)絡(DN)水凝膠，顯著些特性使其成為關節(jié)軟骨替代的可行材料1。Zheng等學者開發(fā)了一種基于明膠甲基丙烯酸酯(GelMA)和絲素蛋白(SF)的互穿網(wǎng)絡(IPN)復合水凝膠l2],通過紫外線照射和乙醇處理制備的GelMA/SF水凝膠在機械強度、生物相容性以及支持骨髓間等學者研發(fā)了另一種用于修復軟骨缺陷的絲素蛋白增強的雙重交聯(lián)水凝膠13,通過海藻酸鈉(SA)和絲素蛋白(SS)的結合，為軟骨損傷的原位修復提供了一種有效的解決方案。通過改變SS含量來調(diào)節(jié)水凝質(zhì)酸(HAMA)和硫酸化HAMA(SHAMA),并通過酶促交聯(lián)制備出含有生長因子(GFs)沉積的異質(zhì)顆粒水凝膠l?]。這種水凝膠顯示出增長因子(如TGFB3和PDGF-BB)的硫酸化微島指導細胞遷移并增強軟骨生成。異質(zhì)顆粒水凝膠提供了一個理想的3D環(huán)境，用于引導細胞遷移和分化成軟骨(圖1)。CartilageregonerationDE圖1.含有SHAMA微島的用于細胞募集的顆粒水凝膠示意圖CBA)可注射顆粒水凝膠可填充軟骨損傷處，并在原位交聯(lián)；幾天后，細胞開始沿著由負載生長因子的25%SHAMA微島產(chǎn)生的梯度遷移，并Jonathan等人則探討了水凝膠材料用于豬軟骨修復的手術固定方法融電寫技術(MEW)加固的透明質(zhì)酸水凝膠復合材料，結果顯示兩種1.2納米材料Ti3C2Tx納米片因其高導電性、親水性和出色的活性氧(ROS)清除能力，在治療各種與異常ROS積累相關的退行性疾病中顯示出潛力。麝香(TPL)納米粒子熱敏凝膠(TPL-NS-Gel)?],其在大鼠類風濕性關節(jié)IL-6和TNF-a水平。1.3載藥遞送系統(tǒng)(HA)的軟骨靶向納米膠束(C-HA-DOs)被開發(fā)用于持續(xù)釋放PPAR-y激動劑吡格列酮(Pioglitazone)8。這些納米膠束在體外實驗中顯示1.43D打印技術準醫(yī)療方面。Juste等人9研發(fā)了一種基于海藻酸鹽和WBPU的生物墨水(bioinks),用于3D生物打印技術制造支架。這些生物墨復合水凝膠支架的開發(fā)，為關節(jié)軟骨組織工程提供了新的解決方案3。和促進軟骨細胞粘附、擴散及增殖的能力。3D生物打印過程中，高海細胞外基質(zhì)的合成。此外，基于光交聯(lián)Wharton'sjelly生物墨水的3D策略。在新西蘭白兔模型中，這種替代物顯示出滿意的軟骨修復效果，證明了3D打印技術在軟骨組織工程中的應用潛力。這些研究不僅推動te圖2.基于光交聯(lián)Wharton'sjelly生物墨水的3D生物打印軟骨模擬于剪紙(Kirigami)技術的蜘蛛絲蛋白(Fibroin)微針貼片11,被稱為Kirigami蜘蛛絲蛋白微針摩擦電納米發(fā)電機(KSM-TENG)貼片，材料、載藥遞送系統(tǒng)以及3D打印技術的開發(fā)和應用，為軟骨損傷的治骨關節(jié)感染防治的最新材料研究進展用提供參考。2.1鈦基金屬改性修飾抗感染鈦基金屬因其優(yōu)異的生物相容性和機械性能而被廣泛應用于骨科植入合金表面集成銀(Ag)[12],顯著降低了金黃色葡萄球菌的粘附，且不汀-羥基磷灰石(Sim-HA)涂層的鈦合金，該涂層能抑制細菌在鈦合金表面的粘附和生物膜形成，并提高材料的生物相容性。在大鼠模型中，Sim-HA涂層有效預防了金黃色葡萄球菌引起的IAIs,并增強了骨生成ss圖3.辛伐他汀-羥基磷灰石涂層鈦合金抑制細菌粘附和生物膜形成，防2.2納米材料抗感染Zhao等人開發(fā)了一種含鞣酸和銀納米顆粒改性的氧化鋅復合材料151,和治療。這種骨水泥能夠控制藥物釋放超過50天，可發(fā)揮長效殺菌活2.3無機鹽材料抗感染能而受到關注。研究表明，含硼磷酸生物活性玻璃的PMMA骨水泥具-沉淀反應在AgNO?溶液中部分替換碳酸磷灰石(CaP)表面，以不同發(fā)了一種聚季銨鹽(QPEI)改性的去鈣骨基質(zhì)(DBM)支架(Qx-D),其對金黃色葡萄球菌和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌表現(xiàn)出超過99.9%2.4藥物遞送系統(tǒng)抗感染藥物遞送系統(tǒng)(DDS)通過控制藥物釋放動力學，提高藥物療效，減少的修復[19。此外，克林霉素(CLD)遞送系統(tǒng)，包括陶瓷、聚合物和2.5免疫調(diào)控材料抗感染Zhang等人系統(tǒng)的探討了免疫調(diào)節(jié)生物材料在對抗細菌感染中的研究料在促進M1和M2巨噬細胞極化、清除生物膜及細菌的能力。此外，圖4.通過調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境，增強免疫細胞的抗菌能力，展現(xiàn)出在急性和慢性感染階段的應用潛力212.6可降解金屬抗感染到關注，有望成為防治感染的新型植入物材料。鋅合金體內(nèi)降解釋放Zn2+發(fā)揮殺菌活性，研究人員在此基礎上添加Ag元素，進一步提升了藥菌的殺滅效果。在一項研究中，Zn-0.8Li-0.5AgMRSA引起的大鼠骨髓炎方面顯示出顯著的感染控制和良好的骨量保2.7其他抗感染策略除了上述方法，還有其他一些抗感染策略，如利用生物活性鈣氫化物有助于緩解由耐藥菌引起的壓力。以及基于間充質(zhì)多巴胺(Mpd)的納米載體增強STING途徑激活，針對性地破壞生物膜，實現(xiàn)更好的感染控制療效24]。骨關節(jié)感染尤其是假體周圍關節(jié)感染(PJI)是關節(jié)外科的重大挑戰(zhàn)，關節(jié)假體材料的研究進展因其優(yōu)異的生物相容性、與骨組織相近的彈性模量以及良好的耐磨性，總結與展望本文綜述了2022-2024年關節(jié)領域材料學的最新研究進