骨损伤的修复是生物材料和组织工程领域十分活跃的研究内容之一。骨细胞是对力学刺激敏感的细胞，在整个骨组织中，成骨细胞、骨细胞、破骨细胞和骨衬细胞都有感受机械刺激并将其转化为生物化学为信号的能力。已有的研究结果表明，除了力学负荷之外、电场和外加磁场也能够促进骨损伤的修复。
近年来，中国医学科学院基础医学研究所许海燕教授实验室与东南大学顾宁教授实验室联合开展研究，将具有超顺磁响应特性的氧化铁纳米颗粒与生物可降解的聚乳酸材料进行复合，并通过电纺丝技术制备成具有纳米纤维结构的超顺磁响应性支架材料，用于引导和促进骨组织的再生与修复。细胞水平上的实验结果表明，超顺磁性响应性纳米纤维支架在外加静磁场的协同作用下，可以促进前成骨细胞的增殖和分化，促进骨碱性磷酸酶和骨基质形成。我们进一步与北京协和医院放射科和麻醉科合作，在兔横突骨缺损模型上，研究了具有超顺磁响应性的纳米纤维支架与外加静磁场协同作用，促进骨缺损修复的效应。
研究结果显示，纳米纤维支架材料在外加磁场下可以产生超顺磁响应（图1），在外加磁场的协同作用下，植入骨缺损部位的支架材料可以招募单核－巨噬细胞和成骨细胞进入到损伤区域，同时更快地被降解和吸收，促进了新骨组织的形成以及新骨的重塑过程（图2）。同时，材料支架具有良好的生物相容性，没有引起明显的组织炎性损伤，也未引起与铁代谢相关的肝脏和肾脏指标的变化。此项研究工作通过多个实验室的不懈努力和合作而完成，研究结果对于如何有效促进骨组织的再生与修复提出了新的视点和解决方案。研究论文近日发表在Scientific Reports（Sci Rep. 2013; 3: 2655）。
Jie Meng, Bo Xiao, Yu Zhang, Jian Liu, Huadan Xue, Jing Lei, Hua Kong, Yuguang Huang, Zhengyu Jin, Ning Gu & Haiyan Xu，Super-paramagnetic responsive nanofibrous scaffolds under static magnetic field enhance osteogenesis for bone repair in vivo，SCIENTIFIC REPORTS，2013，3 : 2655 | DOI: 10.1038/srep02655.
图1. 三维立体超顺磁响应性纳米纤维支架（a）、骨缺损植入示意图（b）扫描电镜（c）和透射电镜观察结果（d）。
图2. 超顺磁响应性纳米纤维支架在无磁场（Group S）和有磁场（Group S+M）条件下，诱导骨生长和材料降解情况。
研究进展