虽然骨骼具有天然的自愈能力，但重建超过其自愈能力的大型骨缺损仍然面临巨大的临床挑战。大型骨缺损通常需要合适的替代物，例如自体移植物或同种异体移植物，以支持它们的修复和再生。自体移植物是治疗大型骨缺损的金标准，但它们的可用性有限且对供体部位损害较大，而同种异体移植物则存在污染、疾病传播和移植物排斥的风险。为了克服体移植物和同种异体移植物局限性，可以选择植入仿生材料的支架用于引导宿主修复细胞进入损伤部位并促进其原位成骨。然而支架植入后，在过量产生的活性氧中，羟基自由基是最具细胞毒性的，它与蛋白质、脂质和核酸等生物分子不加选择地发生反应，引发宿主修复细胞的大量破坏并抑制其成骨分化；而超氧阴离子，在控制信号转导级联中具有重要的生物学作用。因此，需要寻求一种可以选择性清除有害活性氧同时保留其他活性氧生理功能的支架，以在缺损部位建立有利于骨修复的微环境。

这项工作提出了一种不含细胞和生长因子的生物材料支架，可以有效地将受体的内源性修复细胞募集到缺陷区域。它提供了一个合适的生态位，在那里募集的细胞可以分化为骨特异性细胞系（成骨诱导），并选择性地清除细胞毒性的羟基自由基，以支持大型骨缺损的再生。使用靠近受损部位的宿主修复细胞进行原位骨缺损修复，避免了在支架中包含外源性细胞的需要，而生长因子的缺乏降低了致瘤性的可能性。

支架由包含纳米硅的径向排列的仿生纤维组成，该仿生纤维由胶原蛋白制成。胶原蛋白是一种应用广泛的生物材料，是骨组织细胞外基质的关键成分，由钙缺乏的羟基磷灰石矿化而成，其化学成分与天然骨矿物质相似。放射状排列的矿化胶原纤维可以引导宿主修复细胞从支架远端向缺损中心浸润，满足有效骨再生的需要，缩短修复时间。

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说明：

本研究结果以题为Engineering a biomimetic bone scaffold that can regulate redox homeostasis and promote osteogenesis to repair large bone defects 发表在《Biomaterials》杂志上。第一作者为Cam-Hoa Mac，通讯作者为Hsing-Wen Sung。

特别鸣谢：

刘瑶