图 仿生矿化胶原支架构建策略及其促进腱骨愈合机制

　　在国家自然科学基金项目（批准号：82222044、32471211、22037005、32271404、82372376）等资助下，浙江大学陈晓教授、茵梓教授团队，与浙江大学唐睿康教授团队、浙江大学医学院附属第二医院沈炜亮主任医师团队合作，在仿生矿化胶原促腱骨愈合研究方面取得进展。研究成果以“仿生矿化胶原支架在临床前模型中促进腱骨愈合并激活Gli1表达（A Bioinspired mineralized collagen scaffold promotes enthesis healing and activates Gli1 expression in preclinical models）” 为题，于2025年12月10日在线发表于《科学·转化医学》（Science Translational Medicine）杂志。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.ado6948。

　　随着健身运动的蓬勃开展和人口老龄化进程的不断加速，腱骨连接部位的高负荷损伤发生率显著上升。肩袖、交叉韧带等腱骨损伤已成为运动医学领域的临床突出问题。全球每年有超过150万患者需接受此类损伤的修复手术。然而，这类手术治疗面临一个共同的挑战：外科缝合技术难以在肌腱（软组织）与骨骼（硬组织）之间重建具有生物活性的纤维软骨过渡层，从而导致术后再撕裂率高、功能恢复不佳。这一瓶颈问题的根源在于，对腱骨连接处纤维软骨胶原的精确构成及其促再生的量化参数尚未明确。因此，系统解析腱骨连接处纤维软骨胶原构成，并据此合成具有相应参数特征的仿生胶原生物材料对推动腱骨损伤修复具有重要意义。

　　该研究利用聚焦离子束扫描电镜三维重构等技术，以2至3纳米的空间分辨率解析大型动物及人类纤维软骨的胶原微观构造，发现天然纤维软骨中的矿物晶体以一种特异性有序排列方式贯穿于胶原纤维内部，形成独特的“半矿化”状态。基于此结构发现，通过系统的体外筛选，发现当无机物含量精准控制在33%（33% mineral content，33MC）时，胶原纤维展现出最显著的诱导干细胞向纤维软骨分化能力；单细胞测序分析发现，33MC支架能够通过调控Hedgehog信号通路强度，上调间质干细胞内转录因子Gli1的表达，驱动其向纤维软骨细胞分化；在小鼠模型中的谱系示踪实验进一步证实,33MC支架能显著富集Gli1阳性间充质干细胞，并引导其呈现出向纤维软骨细胞定向分化的表型；在兔和山羊腱骨损伤模型中，33MC支架可分别促进纤维软骨再生宽度恢复率达82%和84%，并显著提升模型动物的运动能力（图）。

　　该研究解析了促进纤维软骨胶原内矿化的三维结构特征，并以此为基础研制出适配比例的仿生矿化胶原支架，为临床治疗肩袖、交叉韧带等腱骨损伤提供了新策略。