（通讯员：刘静）骨骼系统在人体中扮演着至关重要的角色，不仅提供支撑和保护内部器官，还参与了血液生成和矿物贮存等生理过程。当骨骼受到损伤，如骨折或骨裂，及时的修复变得至关重要。骨组织再生和修复通常需要一定的时间，而且需要适当的治疗和护理，以确保骨骼可以正确愈合。医生可能会根据损伤的程度和性质来制定治疗计划，其中包括外科手术、物理疗法、药物治疗或康复训练等不同方法。尽管这些治疗方法有助于骨损伤的康复，但是实现根本性的治愈仍然具有挑战性。因此，理解材料和骨组织的互动机制对于骨组织工程的成功至关重要。这包括开发能够促进骨细胞生长和骨组织再生的生物材料，以及了解这些材料如何与周围的生物组织相互作用。

近期，生命科学技术学院邓宏章教授与先进材料与纳米科技学院杨如森教授共同合作，利用一种具有压电活性的聚合物复合材料成功诱导大鼠间充质干细胞定向成骨分化。这一研究表明，所使用的压电纤维复合材料不仅具备出色的生物相容性，还能有效地引导骨组织的修复与再生，为促进下一代可植入生物电活性材料的设计与优化提供了重要的参考价值。这一重要研究成果发表在著名期刊《Nano Energy》( IF=17.6 )，题为“Regulation of TiO₂@PVDF piezoelectric nanofiber membranes on osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells”。

(DOI:10.1016/j.nanoen.2023.108742)

该研究发现TiO₂@PVDF的复合压电纤维膜对骨髓间充质干细胞定向成骨分化有很好的诱导作用。含有0.3 wt% TiO₂（P-0.3TN）的PVDF压电纤维膜具有较高压电响应，纤维表面聚集的残留极化电荷和纤维间复杂的网格结构为其周围细胞提供异质机电微环境，促进了成骨细胞的OPN和OCN蛋白质和基因的高表达。该压电纤维膜中的骨钙蛋白（OCN）与对照组和纯PVDF组相比，基因表达量分别增加了近49倍和6倍。最后，该研究表明具有高压电响应和高表面电位的压电纤维膜对骨髓间充质干细胞的定向成骨分化有着深远的影响，可能会使细胞内离子发生重新分布，Ca²⁺电压门通道被打开，细胞对Ca²⁺的膜通透性增强，从而促进了间充质干细胞的定向成骨分化。

这一研究成果揭示了成骨细胞与压电生物活性材料的机电信号之间有直接的联系，为进一步深入研究骨再生及骨修复的机制提供了重要线索，为临床上处理骨损伤提供了一定的参考价值。未来，两支研究团队将继续深入合作，重点探究具有压电生物活性材料的性能以及它们如何干预细胞命运，推动对这一重要领域科学问题的全面理解。