图1 细胞外DNA介导病理性钙化机制图
图2 用于快速修复骨缺损的RNA/钙磷前体-纳米机器人
在国家自然科学基金项目(批准号：81722015、81870805、81870787)等资助下，空军军医大学牛丽娜团队揭示了核酸介导生物矿化的新机制，并拓展了其新应用。相关研究成果以“细胞外DNA:异位钙化发病机制中被忽略的关键环节（Extracellular DNA: A missing link in the pathogenesis of ectopic mineralization）”和“多功能核酸纳米机器人快速修复骨缺损（Multifunctional nanomachinery for enhancement of bone healing）”为题，分别在线发表于《先进科学》（Advanced Science）和《先进材料》（Advanced Materials）杂志上。论文链接分别为：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202103693和https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202107924。
以往对天然生物大分子核酸功能的研究主要在遗传信息储存和传递等方面，而其在生物矿化中的作用较少受到关注。该研究团队发现细胞外DNA与软组织病理性钙化密切相关，证实了“细胞外DNA稳定超饱和钙磷前体，通过氢键及范德华力作用与胶原发生吸附”来介导生物矿化的新机制（图1）。并在此基础上，设计构建出一种用于骨缺损快速修复的钙离子浓度依赖型RNA/钙磷前体—纳米机器人，模拟和再现骨组织的形成过程（图2）。通过生物矿化及材料设计领域的交叉，该研究结果为多种病理性钙化疾病的治疗及预防提供了新靶点，也为智能化硬组织缺损修复材料的设计及改进提供了新思路。