理想的骨修复材料应首先识别并募集成骨细胞前体细胞以启动修复过程，然后促进成骨细胞分化并加速细胞外基质（ECM）的矿化。

近日，上海交通大学医学院附属瑞金医院崔文国&邓廉夫团队采用受生物启发的阶段性骨再生策略，将骨形态发生蛋白2（BMP2）修饰黑磷（BP@BMP2）纳米片负载到聚乳酸（PLLA）电纺纤维支架上，其结合了募集成骨细胞前体细胞和生物矿化特性，采用微溶胶静电纺丝技术成功构建了一种骨再生材料。

BP作为载体，不仅可以提供负表面和强大的BMP2负载能力，还能够在电纺纤维支架上以三维方式促进生物矿化，而BMP2的作用则是靶向成骨细胞前体细胞以进行募集和成骨分化，从而使BP@BMP2纳米片具有阶段性骨再生能力。此外，体外和体内数据表明，负载BP@BMP2的电纺纤维支架具有良好的生物相容性和强大的成骨能力，从而能够快速再生新骨组织。

综上所述，这种新开发的仿生BMP2修饰的BP电纺纤维具有阶段性骨再生特性，通过将成骨前体细胞募集到骨损伤部位并加速生物矿化，是一种很有前途的生理性骨修复方法。相关研究成果以“Bioinspired Functional Black Phosphorus Electrospun Fibers Achieving Recruitment and Biomineralization for Staged Bone Regeneration”为题目发表在期刊Small上。

图1.BP@BMP2纳米片的形态和表征。A）制备BP@BMP2纳米片的步骤示意图。B）BP和BP@BMP2纳米片的Zeta电位。C）第0天裸BP和BP@BMP2纳米片的图像，将其暴露于空气和光以进行降解测试。D）裸BP和F）BP@BMP2纳米片的TEM图。E）BP和G）BP@BMP2纳米晶体的HR-TEM图像。H）BP和BP@BMP2纳米片的XPS。I）BP和BP@BMP2纳米片的拉曼散射光谱。J）BP和BP@BMP2纳米片在不同时间点的吸收光谱。

图2.A）PLLA和其他微溶胶支架（P-BP，P-BMP2，P-BP@BMP2）的SEM图像。B）PLLA和代表性微溶胶P-BP@BMP2电纺支架的TEM图像。C）HA微溶胶颗粒在DCM中的尺寸分布。D）不同支架的FTIR光谱。E）不同支架的应力-应变曲线。F）不同支架的水接触角。G）P-BMP2和P-BP@BMP2支架的BMP2释放曲线。H）P-BP和P-BP@BMP2支架的PO43-释放曲线。

图3.A）经P-BP、P-BMP2和P-BP@BMP2支架处理3天的细胞的死活染色。B）在与P-BP、P-BMP2和P-BP@BMP2支架共培养3天的细胞上的细胞骨架染色。C）第3天，粘附在PLLA、P-BP、P-BMP2和P-BP@BMP2支架上的BMSCs的典型SEM图像。黑色箭头表示细胞。D）使用CCK-8进行细胞定量，表示为450nm处的OD值与以天为单位的培养时间的关系。E）通过细胞骨架染色定量的平均细胞面积（µm）。

图4.BMSCs体外成骨评估。A）用成骨诱导培养基培养7天和14天的ARS染色。B）第7和14天ARS染色的定量结果。C）用成骨诱导培养基培养3天和7天的ALP染色。D）用成骨诱导培养基培养3天和7天的ALP活性。（NS，无显著差异；电纺支架（PLLA，P-BP，P-BMP2，P-BP@BMP2）与对照组相比较，*p<0.05和**p<0.01；微溶胶电纺支架（P-BP，P-BMP2，P-BP@BMP2）与PLLA组相比较，#p<0.05和##p<0.01；P-BMP2、P-BP@BMP2支架和P-BP组相比较，％p<0.05和％％p<0.01；P-BP@BMP2支架与P-BMP2组相比较，$p<0.05和$$p<0.01）。

图5.BMSCs孵育10天后的BMSCs基因分析，包括A）Osterix，B）ColI，C）OPN，D）ALP和E）Runx2基因。（NS，无显著差异；**，电纺支架（PLLA，P-BP，P-BMP2，P-BP@BMP2）与对照组相比较，**p<0.01；微溶胶电纺支架（P-BP，P-BMP2，P-BP@BMP2）与PLLA组相比较，##p<0.01；P-BMP2、P-BP@BMP2支架与P-BP组相比较，％p<0.05和％％p<0.01；P-BP@BMP2支架与P-BMP2组相比较，$$p<0.01）。

图6.体内影像学分析。在不同组中第A）4和B）第8周冠状和矢状面的代表性显微CT重建图像。临界颅骨缺损的初始边界以红色虚线标记。缺陷区域中C）BMD，D）BV/TV，E）TB.TH和F）Tb.Sp的汇总日期显示出在不同处理下第4和第8周新形成的骨组织的微结构参数。（NS，无显著差异；电纺支架（PLLA，P-BP，P-BMP2，P-BP@BMP2）与对照组相比较，*p<0.05和**p<0.01；微溶胶电纺支架（P-BP，P-BMP2，P-BP@BMP2）与PLLA组相比较，##p<0.01；P-BMP2、P-BP@BMP2支架与P-BP组相比较，％p<0.05和％％p<0.01；P-BP@BMP2支架与P-BMP2组相比较，$p<0.05和$$p<0.01）。

图7.体内组织学分析。A）8周时的HE染色和B）Masson三色染色。（黑色箭头表示残留的电纺支架，黄色箭头表示纤维层中的血管，HB表示宿主骨，NB表示新骨，FT表示纤维组织）。C）8周时不同组的相对骨成熟度值。（NS，无显著差异；电纺支架（PLLA，P-BP，P-BMP2，P-BP@BMP2）与对照组相比较，*p<0.05和**p<0.01；微溶胶电纺支架（P-BP，P-BMP2，P-BP@BMP2）与PLLA组相比较，##p<0.01；P-BMP2、P-BP@BMP2支架与P-BP组相比较，％％p<0.01；P-BP@BMP2支架与P-BMP2组相比较，$$p<0.01）。

论文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202005433

崔文国，博士/教授/博士生导师，上海交通大学医学院附属瑞金医院/上海市伤骨科研究所。2009年3月获得西南交通大学博士学位，2013年，在哈佛大学师从美国三院院士，哈佛大学David A. Weitz教授。再生医学材料课题组负责人，上海市重点实验室副主任。主要基于微纳米纤维和水凝胶微球的转化生物医用材料，从事骨组织工程与骨、关节修复重建的研究。相关研究成果以第一和通讯作者在Sci Adv, Nature Comm, PNAS, Adv Mater等发表SCI论文120多篇(IF在10以上文章40余篇)，H=44，引用7000余次，主编Elsevier书籍1本，参编学术专著10本，担任Mater Sci Eng:C(Elsevier)和BMC Material (Spring Nature)副主编。主持国家自然科学基金重点项目、科技部重点研发计划课题、国自然面上项目、上海市科委等各类课题10余项。曾获得国家级青年人才项目计划等支持。曾获得教育部高等学校科学研究优秀成果奖一等奖，上海市科技进步一等奖、教育部高等学校科学研究优秀成果二等奖等。

（欢迎致力于组织修复重建的骨科、生物、材料、药剂、化学等各交叉专业博士后加盟该团队）

邓廉夫，教授/博导，上海交通大学医学院附属瑞金医院/上海市伤骨科研究所所长，长期致力于低氧诱导因子1-α（HIF-1α）信号通路对血管化和骨发生发育调控作用的研究。担任10余本学术期刊的常务副主编、副总编辑、常务编委、编委等。发表SCI等期刊论文200多篇，主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金等系列课题；以第一完成人等曾获上海市科技进步三等奖1项，上海市医学科技奖一、二等奖各1项，中华医学科技奖1项。目前担任中华医学会骨科学会基础学组名誉组长，中国老年学和老年医学学会骨质疏松分会副会长，全国骨质疏松防治联盟副理事长，中国中西医结合学会骨伤专业委员会常务委员，骨质疏松工作委员会主任委员等多项学术兼职。