在国家自然科学基金项目（批准号：51773004, 81630056, 51273004）等资助下，北京大学第三医院运动医学研究所余家阔教授与中国科学院化学研究所的王星教授和美国哈佛医学院施进军教授共同合作，在骨再生材料研究领域取得重要进展，研究成果以“Biomimetic Nanosilica-collagen Scaffolds for in Situ Bone Regeneration: towards A Cell-free, One-step Surgery”（用于原位骨再生的纳米硅-胶原仿生支架：向无细胞、一步式植入手术迈进）为题，于2019年10月17日在线发表于Advanced Materials（《高级材料学》）。余家阔、王星和施进军三位教授为该论文的共同通讯作者。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201904341。
大段骨缺损的修复一直是临床亟需解决的难题。以往研究多聚焦于搭载外源性干细胞的组织工程仿生骨，因其需要对接种细胞进行体外处理，并施以生长因子增强干细胞成骨活性，存在着半衰期短、价格昂贵、免疫原性强、毒性高和致瘤等风险。因此，构建能够诱导宿主自身干细胞迁移至缺损部位，并为其成骨分化提供适宜微环境的生物支架成为骨再生研究的新策略。
该研究通过对猪脱钙松质骨胶原支架进行表面硅化修饰，获得了具有稳定骨诱导活性的纳米硅-胶原支架。该支架具有如下特点：1、表层和内部的多孔表面均修饰了均匀、稳固的纳米硅涂层；2、支架表面有利于宿主间充质干细胞的招募、增殖、成骨和基质矿化，具有良好的骨诱导活性；3、无需使用外源性间充质干细胞或生长因子，仅需一步式手术将支架植入骨缺损处即可通过内源性骨再生修复大段骨缺损。
该研究提出的这种表面硅化修饰方法温和、稳定，且具有很好的渗透性，有望广泛应用于制备大体积、结构复杂的多孔组织工程骨支架，对于治疗大段骨缺损具有良好的临床转化潜力。
图. 生物硅化法修饰骨胶原支架示意图