香港中文大学医学院骨科秦岭教授课题组在Advanced Science在线发表 “可降解镁基骨科植入物发展、挑战与展望”

【成果简介】

可降解镁基金属骨科植入物因力学模量适中且降解产物可促骨再生，故近年来成为基础研究和临床转化应用研究热点。不过镁基骨科器械的研发仍然存在着如下的制约因素：如镁降解过快以及力学强度不足成为限制其临床应用，尤其在承重部位骨的固定修复。但另一方面，现有骨科植入器械对难治愈骨相关疾病，如骨质疏松性骨折、长期使用抗骨质疏松药物二磷酸盐后出现的非典型股骨骨折和股骨头坏死，临床治疗效果并不理想，成为推进镁基骨科器械在骨骼承重部位临床应用的瓶颈。所以，如何开发一类含镁骨科器械兼具生物学效应和足够的力学强度将是决定能否将其规模化推向临床多种应用的关键。

最近，Advanced Science（doi.org/10.1002/advs.201902443） 在线发表了香港中文大学医学院骨科秦岭教授课题组有关“可降解镁基骨科植入物发展、挑战与展望”（Wang JL et al. Biodegradable Magnesium-Based Implants in Orthopaedics-A General Review and Perspectives. Advanced Science, 2020, 1902443）。

【图文导读】

文章针对性地提出了三个重要策略：（1）材料表面改性，如表面机械研磨与涂层沉积联用（Surface Mechanical Attribution Treatment & Coating Deposition），以改善镁金属抗腐蚀性能和力学强度（图1）；

图1 镁金属表面改性技术改善抗腐蚀性能和力学性能

（2）可注射活性生物材料和植入器械组合研发，以形成镁离子/药物（如中药活性组分）离子协同效应，如促进难治愈骨疾病中股骨头坏死的治疗和新骨生成（图2）。

图2 药（生物活性因子缓释）械（镁骨科器械）组合

（3）含镁组合器械联用，以分别发挥镁离子的生物学效应和惰性金属力学强度优势，以应用于高承力部位如骨质疏松性骨折等的骨损伤修复（图3）。

图3 含镁组合器械应用于高承力部位固定修复骨损伤

除此之外，本文还对镁离子的生物学效应进行了总结概括，从加强感觉神经-骨膜干细胞对话、促进血管新生、免疫性调节成骨分化和抑制破骨分化融合等多个角度阐释了镁离子在骨损伤修复中的作用机制（图4），从而为镁基骨科器械的临床应用提供了科学佐证。

图4 镁离子生物学效应产生机制

中山大学王佳力副教授是本文的第一作者，香港中文大学许建坤研究助理教授是共同第一作者。该论文是继秦岭教授和团队在Nature Medicine (2016, 22:1160)和Biomaterials (2016, 81:84；2018, 157:86；2018, 180:173)等期刊发表一系列基础研究和临床科研工作后的总结与展望，将为镁基骨科器械的研发与临床应用提供更多的策略。

论文地址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201902443

秦岭教授简介

秦岭教授现任香港中文大学医学院助理院长(内地事务)，矫形外科与创伤学系教授， 骨科实验室主任和医学院李嘉诚健康研究生骨科创新生物材料和药物研发中心主任，同时兼任中国科学院深圳先进技术研究院转化医学研究与发展中心主任。秦岭教授长期关注难治愈骨疾病的基础研究和临床转化工作，专注于植物和矿物源的骨科药物和内的基础和临床转化医学研究， 其中包括植物源中药小分子化合物和可降解镁基骨内植物来促进骨再生。其中通过建立产学研合作平台成功进行了抗骨质疏松中药仙灵骨葆的由美国FDA认可的美国辛纳克临床医药产品主持的国际多中心临床研究，并是当时所属贵州同济堂公司历史上第一个在美国纽交所成功上市的中国中药企业的旗舰产品。目前作为国家核心科学家共同主导研发的高纯镁骨科螺钉治疗股骨头坏死和3D打印含镁多孔支架骨替代材料，2014和2018年先后获国家创新医疗产品论证，2019年进入多中心临床试验，相关科研成果和今后的临床转化努力近期亦获得Nature杂志的专题报道（https://www.nature.com/articles/d42473-018-00028-w）。