Bioactive Materials
锂元素调控锌合金降解以促进骨整合的免疫微环境
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本研究揭示了Zn-Li合金在骨植入材料中的独特作用机制，通过Li+的可控释放调节降解动力学和免疫微环境，从而显著促进骨再生与骨整合。该研究为新一代可降2025年8月11日
文献概述
本文《Lithium fine-tunes biodegradation of Zn-based implant to promote osseointegration through immunomodulation》，发表于《Bioactive Materials》杂志，回顾并总结了Zn-Li合金在骨植入材料中的应用潜力。该合金通过形成含Li的降解产物层，调控Li+和Zn2+的释放，从而在早期炎症阶段促进骨再生相关趋化因子CCL5的分泌，同时在后期抑制破骨细胞生成，防止慢性炎症及纤维囊形成，为骨整合的稳定提供生物适配条件。
背景知识
骨植入材料的降解动力学对宿主反应具有决定性影响，尤其在骨愈合过程中，过度或不均衡的降解可能引发毒性反应及免疫失调。Zn基合金因其良好的力学性能和适中的降解速率（0.1-0.3 mm/yr）被认为是骨固定材料的潜在候选者。然而，纯Zn植入物在体内易引发持续性炎症和纤维包裹，限制其骨整合能力。添加Li后，Zn-Li合金在骨-植入界面形成稳定保护层（如Li2CO3、LiOH），从而调控离子释放速率，创造有利于成骨的微环境。同时，Li+的抗炎特性可进一步促进巨噬细胞向促再生表型极化，减少破骨细胞活性。本研究通过体外电化学、体内动物实验及多组学分析，系统评估了Zn-Li合金的降解行为及其对骨代谢的双向调节作用，为骨科植入物的生物适配性开发提供了新的理论基础和实验依据。
研究方法与实验
研究团队采用体外电化学分析和长期浸泡实验评估Zn-Li合金的降解动力学，并通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、XPS及LA-ICP-MS等手段对其表面降解产物进行表征。在体内，通过大鼠股骨植入模型，结合Micro-CT、组织染色及免疫组化分析，评估新骨形成、骨-植入接触率及纤维层厚度。进一步，通过RNA-seq分析和体外培养实验，研究Zn-Li浸提液对巨噬细胞极化及趋化因子CCL5表达的影响，并通过中和抗体或受体阻断实验验证CCL5在成骨过程中的中介作用。
关键结论与观点
研究意义与展望
Zn-Li合金的降解行为和免疫调控特性使其成为骨科植入物的新型候选材料。未来可进一步研究其在复杂骨缺损模型中的长期稳定性，以及Li+与Zn2+在骨代谢中的信号交互机制。此外，开发更多基于该合金的三维打印骨修复材料，结合生物活性涂层和可控释放系统，有望实现更精准的骨整合与免疫适配。
结语
本研究系统揭示了Zn-Li合金在骨植入过程中如何通过Li+的可控释放精细调节降解动力学与免疫微环境，从而促进骨再生与骨整合。研究发现，该合金在早期释放Li+诱导CCL5高表达，促进成骨细胞迁移与分化；而在后期，Li+持续抑制破骨细胞生成，减少纤维囊形成。这一双相免疫调控机制为可降解金属材料在骨科中的应用提供了新的理论支持与实验验证。Zn-Li合金不仅在力学与降解性能上优于纯Zn，其生物活性亦通过免疫调节实现骨修复的优化，为未来金属植入物的开发提供重要指导。
