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該研究設計了一種受蟻巢結構啟發的仿生骨水泥材料，具備良好的孔隙結構，可模擬天然骨組織微環境，擁有獨特的多孔仿生設計和優異的抗氧化性能。

這個結構不僅通過引導新生血管生成（angiogenesis），還能調節骨髓間充質干細胞（BMSCs）的代謝狀態，同時具備清除活性氧（ROS）的能力，從而有效促進骨組織再生與修復。

展示了其在骨缺損修復領域的廣闊應用前景，為骨修復材料的創新設計提供了重要參考。

研究背景

傳統的骨水泥（如聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA）在臨床上廣泛應用于骨缺損修復，但其缺乏生物活性，難以促進新骨生成。

為了提高骨再生效果，研究者們開發了具有生物活性的骨水泥，如含有鈣磷、鎂等離子，這些材料能夠促進骨和血管生成。然而，現有的生物活性骨水泥仍面臨結構單一、抗氧化能力差、對骨髓間充質干細胞（BMSCs）代謝調控不足等問題。

因此，開發一種具有仿生結構、抗氧化能力強、能有效引導BMSCs代謝并促進血管生成的新型骨水泥，成為當前研究的熱點。

實驗方法與過程

選擇性抗菌：S12脂質對Fn具有選擇性抑制作用，對其他有益菌影響較弱。

益生菌保護：包裹的丁酸梭菌在胃腸道傳輸中得到有效保護，確保其活性和定植能力。

非抗生素策略：該方法提供了一種無需使用傳統抗生素的治療途徑，降低抗生素耐藥性的風險。

研究者設計了一種仿蟻巢結構的生物骨水泥，具體步驟如下：

1.  材料制備：采用聚乳酸-羥基乙酸（PLGA）納米纖維和鎂磷酸鹽（MgP）復合，制備出具有仿蟻巢結構的骨水泥。

2. 結構表征：通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察其微觀結構，確認其具有類蟻巢的孔隙結構。

3. 力學性能測試：測試其壓縮強度、彈性模量等力學性能，評估其在骨修復中的適用性。

4. 生物相容性評價：通過細胞培養實驗，評估其對BMSCs的細胞毒性、增殖和分化能力。

5. 抗氧化能力測試：采用DPPH自由基清除實驗，評估其抗氧化能力。

6. 動物實驗：在大鼠骨缺損模型中，評估其促進骨再生和血管生成的效果。

   
   

結論與討論

1.結構特性：所制備的骨水泥具有類蟻巢的孔隙結構，有利于細胞的浸潤和血管的形成。

2.力學性能：其壓縮強度和彈性模量與人體骨組織相近，適合用于骨缺損修復。

3.生物相容性：對BMSCs具有良好的增殖和分化促進作用，未見明顯細胞毒性。

4.抗氧化能力：具有較強的抗氧化能力，能夠減少氧化應激對BMSCs的損傷。

5.動物實驗：在大鼠骨缺損模型中，表現出良好的骨再生和血管生成能力，優于傳統骨水泥。

綜上所述，該蟻巢結構的生物骨水泥，在促進骨再生方面表現優異，具有廣闊的臨床應用前景。

基質膠在該研究中的應用

本實驗利用基質膠培養環境，通過劃痕愈合實驗和血管形成實驗，評估人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）的遷移能力及血管生成潛能。

在劃痕實驗中，HUVECs在基質膠涂布的培養皿中進行劃痕處理，并置于無血清培養基中培養，分別在0、12和24小時拍照觀察細胞遷移情況，利用Image J軟件進行分析。

血管形成實驗中，HUVECs懸浮于無血清培養基后，接種于含基質膠的血管生成培養板，4小時后評估管狀結構的形成，定量分析管狀數量、面積及分支長度，全面反映基質膠對血管生成的促進作用。

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