摘要：

老年人骨缺损修复因衰老微环境（SME）中活性氧（ROS）过量、慢性炎症、衰老细胞累积及局部感染形成的恶性循环而受阻。本研究开发了一种多模态ROS逻辑门控治疗平台，通过精准调控ROS水平、清除衰老细胞、缓解炎症及增强干细胞活性，在老年动物模型中有效促进了骨再生，为老化骨缺损修复提供了新策略。

研究背景

老年人再生能力下降是骨缺损修复的核心挑战。在衰老微环境中，过量ROS、慢性炎症、衰老细胞累积与局部感染相互促进，形成自我强化的恶性循环，严重阻碍愈合进程。

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主要内容

本研究构建了一个集成镁锰掺杂二氧化铋氧空纳米颗粒（MMBOx）与载雷帕霉素（Rapa）的3D打印水凝胶支架的多模态ROS逻辑门控治疗平台。该平台通过协同作用，实现对ROS的双向调控：一方面按需生成ROS以高效抗菌，另一方面清除过量ROS；同时，Rapa促进细胞自噬以延缓干细胞衰老，MMBOx则通过调控信号通路增强细胞抗氧化能力，从而打破衰老微环境的恶性循环。

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研究设计

研究将MMBOx纳米颗粒嵌入载有Rapa的3D打印水凝胶支架中。体外实验验证了其pH响应酶活性与光热增强声动力学效应，以实现ROS的精准调控；体内实验则分别在感染皮肤缺陷模型和老年大鼠颅骨缺损模型中，评估了平台在抗菌、抗炎、抗衰老及促进骨再生方面的效果。

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结果

体外研究表明，该平台可实现ROS的按需生成与过量清除，同时增强干细胞的抗氧化能力与年轻表型。体内研究证实，平台能有效缓解局部感染，减轻衰老微环境相关的慢性炎症与细胞衰老，并显著促进老年大鼠颅骨缺损的骨骼再生。

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思路延伸

该多模态调控平台为衰老相关骨组织再生提供了全新的研究范式，其通过精准干预微环境中多个病理环节的设计思路，可为其他衰老相关退行性骨病的治疗策略和生物材料开发提供重要参考。

原文来源

1. 期刊：Bioactive Materials (IF 20.3)
2. 发表日期：2026-02-27
3. DOI：10.1016/j.bioactmat.2026.02.002
4. 作者：Xueheng Sun, Shangyu Xie, Ya Fang, Deteng Zhang, Wenhao Wang, Zeyue Sun, Jiaju Lu, Xiaokun Yue, Weize Kong, Dehao Fu, Xiang Xu, Kerong Dai, Jinwu Wang, Jie Wei, Xin Sun