由于先天性畸形、创伤、肿瘤切除或严重感染等原因，较大的颌面骨缺损通常需要先进的重建技术[1],[2]。牵张成骨（DO）是一种通过可控机械刺激逐渐延长骨长度的技术，在口腔颌面外科中已被广泛采用，是修复复杂骨缺损的有效方法[3],[4]。与骨移植不同，DO同时促进新骨形成和软组织扩张，具有独特的生物学优势[3],[5]。然而，其临床效果常常受到牵张间隙内血管化不足的限制，导致愈合周期延长、感染风险增加和其他并发症[6],[7]。因此，迫切需要改进血管化骨再生的策略，以缩短治疗周期并改善患者预后。
血管生成对于成功的骨修复至关重要，因为新形成的血管不仅提供氧气和营养物质，还传递调节成骨细胞分化和基质沉积的关键信号[8],[9],[10],[11]。在牵张成骨过程中，新骨形成之前和同时，血管会先生长进入牵张间隙[7],[12]。从骨髓和外周血中招募的内皮祖细胞（EPCs）通过分化为内皮细胞并分泌促血管生成因子（如VEGF-A和bFGF）在这一过程中起核心作用[13]。我们之前的研究[16],[17]表明，EPCs是牵张成骨过程中新血管形成的关键介质，其招募显著增强了骨再生。然而，目前促进EPCs动员和功能的策略仍然有限，有效增强EPCs介导的血管生成的方法尚不成熟[3],[18]。
黄芪甲苷IV（Ast）是一种从黄芪中提取的生物活性皂苷，因其抗炎[19]、抗氧化[20]和组织再生[21],[22]特性而受到关注。值得注意的是，Ast已被证明能促进血管生成和成骨[23],[24],[25]，显示出作为血管化骨再生治疗候选物的潜力。然而，由于其溶解度低、生物利用度差和缺乏组织特异性靶向性[26],[27],[28]，其临床应用受到限制。
基于纳米技术的药物递送平台为克服天然化合物疗法的挑战提供了有希望的解决方案[29],[30],[31]。其中，DNA四面体（TDNs）因其精确的纳米级结构、优异的生物相容性和可编程性而受到关注[32],[33],[34],[35]。与其他纳米载体（如胶束、脂质体或无机纳米颗粒）相比，TDNs具有明确且可编程的结构。在传统胶束系统中，药物包封和配体修饰通常是随机进行的，导致颗粒群体不均匀、药物与配体比例变化以及配体定向不可控。相比之下，TDNs允许在预先设计的顶点精确定位适配体，并在双链结构中实现药物的有效装载，从而显著提高靶向特异性和递送效率。这种结构精度确保了更好的可重复性、可控的药代动力学和最小的脱靶效应，使TDNs特别适合递送像Ast这样的天然小分子。TDNs能够高效包封生物活性分子，保护它们免受酶降解并实现持续释放[32],[36]。尽管我们构建了能够包封Ast的TDN，但针对EPCs的特异性递送策略仍需改进。为此，我们选择了血管靶向适配体AptCD34，它能够选择性地高亲和力结合目标细胞或分子。基于这一发现，我们开发了多功能DNA四面体纳米平台TDN@Ast-AptCD34，以克服Ast的药代动力学挑战和缺乏细胞靶向性的问题。通过包封Ast并用血管靶向适配体AptCD34进行功能化，该系统显著提高了Ast的生物利用度、稳定性和内皮细胞特异性，从而增强了EPCs介导的血管生成和成骨作用。然而，TDNs在体内仍面临一些限制，包括核酸酶介导的快速降解[40]、突然释放[41]、从缺损部位的快速扩散[42]以及在动态条件下的局部保留不足[40]。在牵张过程中，骨缺损区域会经历持续的机械张力 and 动态重塑[3]，因此需要一种能够适应变形、自我修复并在应力变化下保持局部保留的支架[43],[44],[45]。
为了解决这些限制，我们进一步开发了一种基于甲基化透明质酸（mHA）和聚乙烯醇（PVA）的生物相容性可注射水凝胶系统，用于包封TDN@Ast-AptCD34纳米结构。这种mHA-PVA水凝胶为DNA四面体提供了保护性微环境，防止酶降解，能够填充不规则缺损，并在机械应力下表现出自我修复行为[43],[46],[47],[48]。动态硼酸酯交联不仅赋予了水凝胶可注射性和适应性，还实现了治疗剂的可控和持续释放。此外，HA骨架具有内在的生物相容性和组织粘附性[49],[50]，有助于与周围愈伤组织和血管网络的无缝整合。这些特性确保了TDN@Ast-AptCD4在牵张间隙中的长期局部保留和稳定治疗浓度的维持，从而在动态的机械条件下增强血管生成和成骨作用。基于这一设计，我们假设TDN@Ast-AptCD4负载的mHA-PVA水凝胶将增强EPCs的功能并促进血管化骨再生。因此，本研究旨在构建和表征这种多功能水凝胶系统，探究其促血管生成和成骨潜力，并在下颌骨牵张成骨模型中评估其治疗效果。
