Bioactive Materials
有效克服骨肿瘤术后复发和骨再生难题的新策略
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本研究开发了一种具有pH响应性和双酶模拟催化活性的可注射水凝胶GM/OD/Mn3O4，可在温和温度（43°C）下高效消融肿瘤，同时在更低温度（40°C）促进成骨，为术后骨修复提供新思路。
文献概述
本文《Mn3O4-potentiated bifunctional hydrogel for mild temperature-controlled tumor ablation and osteogenesis》发表于《Bioactive Materials》杂志，回顾并总结了骨肿瘤术后骨缺损修复所面临的挑战，以及现有光热支架在高温消融和温和成骨刺激之间的平衡难题。文章提出了一种新型可注射水凝胶系统，通过Mn3O4纳米片的双酶催化活性，有效抑制热休克蛋白表达并调节ATP代谢，从而实现温和光热条件下的肿瘤消融和骨再生双重功能。
背景知识
骨肿瘤切除术后常伴随不规则骨缺损，同时存在肿瘤复发和成骨能力差的双重风险。传统药物释放型骨支架因系统毒性及再生效果有限，难以满足临床需求。光热支架虽能将NIR光转化为热能，实现高温消融肿瘤或温和刺激成骨，但高温易损伤正常组织，低温又不足以消除肿瘤。本研究利用Mn3O4纳米片的葡萄糖氧化酶和过氧化物酶活性，在酸性肿瘤微环境中响应释放，通过催化级联反应抑制ATP生成和热休克蛋白表达，克服肿瘤热耐受，使温和条件下（43°C）肿瘤消融成为可能。同时，降低NIR功率至40°C可显著促进BMSCs成骨分化，提供术后骨修复新策略。该研究在Sprague Dawley大鼠骨肉瘤模型中验证了水凝胶的双重功能，为开发多功能生物材料提供理论基础和实验依据。
研究方法与实验
研究者通过生物矿化方法首次合成具有光热转换和类酶活性的Mn3O4纳米片，并将其整合入生物相容性双网络水凝胶（GM/OD/Mn3O4）中。该水凝胶可在酸性肿瘤微环境中释放Mn3O4纳米片，通过催化级联反应消耗ATP并抑制HSPs合成，从而增强肿瘤细胞热敏感性。水凝胶的可注射性、自修复性、酸响应释放和光热性能通过流变学、电镜、XRD、UV-Vis等技术验证。
关键结论与观点
研究意义与展望
该研究为骨肿瘤术后修复提供了一种无需药物负载的新型多功能水凝胶系统，通过ATP消耗和HSPs抑制机制，实现了温和光热消融与成骨促进的协同作用。未来研究可进一步探索其在大型动物模型中的应用，并评估长期生物安全性与临床转化潜力。
结语
本文提出了一种基于Mn3O4纳米片的多功能可注射水凝胶，成功实现术后骨肿瘤的温和光热消融与骨再生同步进行。该系统具备pH响应释放、自修复、剪切稀薄等优良物理性能，同时通过双酶催化作用有效抑制HSPs表达，降低ATP水平，增强肿瘤热敏感性。在体内模型中，该水凝胶在低功率NIR照射下（40°C）促进成骨，而在较高温度（43°C）有效抑制肿瘤复发。该研究为骨肿瘤术后修复提供了一种创新的材料平台，避免了传统高温消融带来的组织损伤，同时提升成骨效率，具有良好的临床转化前景。
