空军军医大学石磊副教授、郭征教授和李小康副教授：联合 3D 打印与水热合成法构建钛酸钡涂层的压电多孔钛合金支架，用于骨免疫微环境调控与绵羊颈椎大段骨缺损修复，为骨修复再生领域提供新策略与新靶点。
Scheme 1. (A) Fabrication of porous Ti6Al4V scaffolds coated with piezoelectric barium titanate and scaffolds implantation in a sheep cervical en-bloc spondylectomy model. (B) Piezoelectric BT/Ti (poled) artificial vertebrae bodies promoted M2 polarization of macrophages and bone repair process. (C) Piezoelectric stimulation inhibited MAPK/JNK signaling and activated OXPHOS of macrophages.
生物电信号在骨组织的发育、代谢与修复过程中发挥着不可或缺的作用。研究表明，通过局部递送电信号或电刺激能够加速骨折愈合与骨修复过程。本文首先通过电子束熔化 3D打印方法制备了多孔钛合金骨支架，并利用水热合成在多孔钛合金支架表面生成了均匀的钛酸钡纳米颗粒涂层。在外部电场极化后，所得到的钛酸钡涂层多孔钛合金支架显示出良好的力-电转换效应与生物相容性。实验结果表明，通过外界循环压力刺激或超声刺激能够诱导钛酸钡压电钛合金支架产生电信号，并促进了局部抗炎型巨噬细胞（M2型）的极化。同样，在术后三个月，六个月和一年的绵羊骨组织标本中，压电钛合金支架提高了骨组织中M2型巨噬细胞的比例，并显著促进了骨缺损的修复再生过程。测序与能量代谢分析结果表明压电支架能够提高原代巨噬细胞氧化磷酸化水平，并抑制MAPK/JNK通路。综上，我们证明了压电钛合金支架在调控巨噬细胞极化与大动物骨缺损修复再生中的作用，并揭示了压电刺激通过能量代谢方式调控巨噬细胞极化，为压电生物材料在骨再生修复领域的应用提供了新策略与新靶点。论文第一作者为空军军医大学唐都医院吴昊博士、董晖博士、汤臻博士。空军军医大学西京医院石磊副教授、空军军医大学唐都医院郭征教授、李小康副教授为该文章的共同通讯作者。
空军军医大学西京医院石磊副教授 ： 空军军医大学西京医院副教授、副主任医师，硕士研究生导师。 美国加州大学洛杉矶分校访问学者。主要 研究方向是 3D 打印骨科金属植入物 研发与骨肿瘤外科治疗 。现任中国抗癌协会肉瘤专业委员会委员，中国抗癌协会骨肿瘤转移瘤修复重建学组委员 , 中国抗癌协会骨肿瘤和骨转移瘤青年学组委员 , 中国骨科菁英会骨肿瘤学组执委。 主持或参与国家自然科学基金面上项目，军队和省部级等多项课题研究。以第一 / 通讯作者在《 Biomaterials 》、《 ACS Applied Materials & Interfaces 》等期刊发表 SCI 论文 10 余篇。
空军军医大学唐都医院郭征教授 ：空军军医大学唐都医院教授、主任医师、博士研究生导师，唐都骨科医院院长，全军骨肿瘤研究所所长。长期从事新型骨科生物材料与植入器械研究，倡导骨肿瘤精准外科治疗理念与技术应用，主持国家重点研发计划项目等重大课题 16项，以通讯作者在《Biomaterials》、《Bioactive Materials》、《Chemical Engineering Journal》等国际期刊发表SCI论文76篇，获国家科技进步一等奖、军队医疗成果一等奖和陕西省科学技术一等奖各1项，获国家发明专利授权12项，主编及参编专著9部，牵头撰写专家共识、指南及标准9项，被陕西省卫健委授予“三秦最美医生”称号。
空军军医大学唐都医院李小康副教授 : 空军军医大学唐都医院副教授，副主任医师、 硕士研究生导师，美国加州大学洛杉矶分校访问学者。主要从事骨肿瘤外科治疗和骨退变性疾病诊治。科研方向聚焦 3D 打印骨科金属植入物转化研究。现任中国抗癌协会肉瘤委员会创新与转化学组委员，中国骨科菁英会骨肿瘤学组会员。主持国家自然科学基金 2 项，参与国家重点研发计划和 863 计划课题 10 余项。以第一或通讯作者发表 SCI 论文 20 篇，授权发明专利 2 项，研究成果曾获得国家科技进步一等奖 1 项和陕西省科学技术一等奖 1 项。
该研究得到了国家 重点研发计划（ 2017YFC1104900）和国家 自然科学基金（ 51871239, 51771227, 52171244 ， 81772328）的支持。
原文信息：
Hao Wu # , Dong Hui # , Zhen Tang # , Yu Chen, Yichao Liu, Mo Wang, Xinghui Wei, Ning Wang, Shusen Bao, Dongmei Yu, Zhigang Wu, Zhenda Yang, Xiaokang Li * , Zheng Guo * , Lei Shi *. Electrical stimulation of piezoelectric BaTiO3 coated Ti6Al4V scaffolds promote antiinflammatory polarization of macrophage and bone repair via MAPK/JNK inhibition and OXPHOS activation . Biomaterials 293 (2023) 121990 .
