《International Journal of Biological Macromolecules》：Chitosan–calcium–simvastatin scaffold for bone repair under inflammation
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再生矿化组织常面临炎症微环境的挑战，该研究构建了负载Ca(OH)2与辛伐他汀(SV)的壳聚糖(CS)复合支架(CH-Ca-SV)。在体外模拟炎症条件下，支架显著降低TNF-α、IL-1β等炎性因子表达，并提升成骨相关基因(BMP-2、OCN、OPN)表达与矿化沉积。体内大鼠颅骨缺损模型证实，CH-Ca-SV能有效减少炎症浸润、增加新骨体积分数，为治疗炎性骨缺损提供了兼具抗炎与成骨活性的新型生物材料。
在生物医学领域，如何修复因外伤、疾病或手术造成的骨缺损一直是个重大挑战。理想情况下，我们的身体能自我修复骨骼，但在某些严重或伴有持续炎症（例如牙周炎、骨髓炎或植入物周围炎）的情况下，身体的再生能力会被严重抑制。炎症就像一把“双刃剑”：初期能清除异物和坏死组织，为修复铺路；但若持续不退，过量的促炎因子（如TNF-α、IL-1β）会攻击并破坏新生的修复细胞，形成一种“敌我不分”的破坏性微环境，让骨再生变得举步维艰。因此，开发一种不仅能“搭桥”（作为支架支撑结构）还能“灭火”（调控炎症）和“施肥”（促进成骨）的新型生物材料，成为了组织工程研究的热点。
针对这一难题，来自巴西圣保罗大学的研究团队开展了一项富有创意的研究。他们想到，能否将一种常见的降胆固醇药物——辛伐他汀（Simvastatin， SV），“改行”用于骨修复？原来，辛伐他汀除了降脂，还具有“多效性”（pleiotropic effects），即它能抑制炎症通路，还能刺激干细胞向成骨细胞分化，促进骨形成。如果将辛伐他汀与另一种骨骼修复的“好帮手”——钙离子（作为矿物沉积的核心成分和细胞信号分子）一起，装载到一种生物相容性好、可降解的天然高分子材料壳聚糖（Chitosan， CH）中，制成一个复合支架，或许能创造出一种集抗炎、成骨于一体的“智能”修复材料。他们的研究成果以“Chitosan–calcium–simvastatin scaffold for bone repair under inflammation”为题，发表在了《International Journal of Biological Macromolecules》期刊上。
为了验证这一设想，研究人员巧妙地运用了几项关键技术方法。首先，他们建立了体外炎症模型，使用肿瘤坏死因子-α（TNF-α）预处理成骨细胞（SAOS-2细胞系）来模拟慢性炎症环境。其次，他们通过生物材料制备与表征，利用冷冻干燥等技术制备了四种支架：纯壳聚糖（CH）、壳聚糖-钙（CH-Ca）、壳聚糖-辛伐他汀（CH-SV）和壳聚糖-钙-辛伐他汀（CH-Ca-SV）。接着，通过分子生物学技术，如实时定量聚合酶链反应（RT-qPCR），来检测炎症和成骨相关基因（如TNF-α, IL-1β, MMP9, BMP-2, OCN, OPN）的表达水平。最后，他们建立了体内动物模型，在大鼠颅骨上制造临界尺寸缺损（critical-size defect），并通过局部注射TNF-α诱导炎性骨溶解病灶，以模拟复杂的体内炎症骨缺损环境，并使用显微计算机断层扫描（Micro-CT）和组织病理学染色（如H&E、Masson’s Trichrome）以及免疫组织化学来评估新骨形成、炎症水平和成骨标志物的表达。
研究结果层层递进，揭示了复合支架的卓越性能。
3.1. 体外炎症模型和SV-剂量选择
研究首先确认，100 ng/mL的TNF-α处理不会显著影响细胞存活，但会使钙沉积减少约43-46%，成功模拟了炎症对成骨功能的抑制。随后，剂量筛选发现10和5 μM的辛伐他汀具有细胞毒性，而1 μM的浓度在保证细胞活性的同时，能有效下调TNF-α、IL-1β和MMP9等炎症基因的表达，并显著提升碱性磷酸酶（ALP）活性、钙沉积以及成骨基因BMP-2、OCN和OPN的表达，即使在TNF-α存在的情况下也是如此。
3.2. SV负载支架的体外分析
当将1 μM辛伐他汀负载到支架中后，其生物活性得到了保持和增强。CH-SV和CH-Ca-SV支架的提取物能显著降低经TNF-α预处理的细胞中炎症基因的表达。更重要的是，在生物活性方面，尤其是在炎症条件下，CH-Ca-SV支架表现最佳：它能显著提高ALP活性，促进更大、更明确的矿化结节形成，并最强力地上调BMP-2、OCN和OPN的表达。这表明钙和辛伐他汀在壳聚糖基质中产生了协同效应。
3.3. CH-Ca-SV支架在骨溶解性骨病变中的体内分析
体内实验是最终的“试金石”。研究人员在大鼠颅骨缺损处局部注射TNF-α制造炎症环境，然后分别植入血凝块（对照组）、CH-Ca支架或CH-Ca-SV支架。结果显示：
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显微CT分析：术后30天，CH-Ca-SV组的新骨体积分数（BV/TV）显著高于血凝块组和CH-Ca组，新骨从缺损边缘向中心区的桥接更为广泛。
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组织学分析（H&E和Masson染色）：30天时，CH-Ca-SV组的缺损区显示出更连续、更广泛的骨形成，同时炎症浸润明显减少，而对照组仍以结缔组织为主。
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免疫组织化学分析：术后30天，CH-Ca-SV组中促炎细胞因子TNF-α和IL-1β的免疫标记显著弱于对照组。相反，成骨标志物骨钙素（OCN）和骨桥蛋白（OPN）的标记在CH-Ca-SV组中却更强、更广泛，证实了其增强的成骨活性。
在讨论与结论部分，作者深入阐释了其机制与意义。研究指出，辛伐他汀在低剂量（如1 μM）下通过激活Ras/RhoA–ERK1/2–BMP-2–Smad信号轴促进成骨分化，同时通过抑制NF-κB等通路发挥抗炎作用。当它与提供结构支撑和局部碱性微环境的壳聚糖-钙支架结合时，产生了显著的协同效应。钙离子不仅为羟基磷灰石沉积提供原料，还能调节细胞行为。
本研究的核心结论是：壳聚糖-钙-辛伐他汀（CH-Ca-SV）复合支架是一种有效的多功能平台，能够在促炎环境中同时发挥抗炎和促成骨的双重作用，显著促进骨再生。 其重要意义在于：
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临床问题导向：直接针对临床常见的、难以处理的炎症性骨缺损（如牙周骨缺损、感染性骨不连）提供了一种新的治疗思路。
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“老药新用”与协同策略：巧妙地利用了辛伐他汀的多效性，将其与成熟的生物材料（壳聚糖、钙）结合，实现了“1+1>2”的效果。
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从体外到体内的完整证据链：研究设计严谨，从细胞水平的作用机制探索，到动物水平的修复效果验证，形成了完整的科学论证。
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简化与实用性：与许多复杂的药物递送系统相比，该支架制备方法相对简单、成本较低，具有良好的转化潜力。
总之，这项由Marjorie de Oliveira Gallinari等人完成的研究，不仅证实了CH-Ca-SV支架在炎症环境下促进骨再生的卓越能力，也为开发下一代兼具免疫调节与组织再生功能的“智能”生物材料提供了重要的实验依据和理论支持。
