针对骨折不愈合或延迟愈合的骨科难题，本研究开发了戊酸（GA）修饰的多功能钼基多金属氧酸酯簇（Mo-POM），并将其封装于盖兰胶/纳米羟基磷灰石（GG/nHA）水凝胶支架中，构建Mo-POM@GG/nHA系统。GA修饰通过电子转移优化Mo-POM的HOMO-LUMO能量缺口，增强其多酶拟态活性与广谱抗菌功能，可清除活性氧（ROS）以重塑免疫微环境，同时协同破坏细菌膜及生物膜。该系统实现了早期免疫调节、抗菌活性与骨再生过程中生物矿化的有效协调，以单个Mo-POM簇为核心调节剂达成多效协同作用，为骨科集成生物材料的设计提供了新方向。

研究背景

骨骼愈合是涉及炎症免疫调节、血管生成、骨质分化及生物矿化的复杂生理过程，免疫稳态、细菌清除与骨源微环境之间存在紧密内在联系，这对骨折治疗的综合策略提出了要求。骨折不愈合或延迟愈合是骨科实践中的重要挑战，而多金属氧酸酯虽具备多样生化特性，但其在骨骼再生领域的应用尚未得到充分探索，亟需开发基于该类材料的多功能协同治疗体系。

主要内容
本研究聚焦骨骼再生的多阶段需求，核心围绕Mo-POM簇的功能设计与水凝胶封装展开。通过GA修饰优化Mo-POM的电子结构，赋予其ROS清除、免疫微环境重塑及广谱抗菌的多重活性；借助GG/nHA水凝胶作为载体，实现Mo-POM的持续释放与实用化应用，最终构建兼具免疫调节、抗菌作用与成骨促进功能的一体化生物材料系统，探索多金属氧酸酯在骨再生中的应用潜力。
研究设计
1. 功能簇设计：以钼基多金属氧酸酯（Mo-POM）为核心，通过GA修饰实现电子转移调控，缩小HOMO-LUMO能量缺口，增强其多酶拟态活性与抗菌能力；2. 载体选择与封装：选用GG/nHA水凝胶作为支架，将GA修饰后的Mo-POM封装其中，兼顾材料的实用性与活性成分的持续释放特性；3. 协同机制验证：围绕骨骼愈合的关键阶段，设计实验验证系统在免疫微环境调控、细菌清除及生物矿化促进中的协同作用，明确单个Mo-POM簇的多效调节功能。
结果
实验与理论分析证实，GA修饰有效增强了Mo-POM的多酶拟态活性，可高效清除ROS以重塑免疫微环境；Mo-POM展现出广谱抗菌效果，能协同破坏细菌膜与生物膜；封装后的Mo-POM@GG/nHA系统实现了早期免疫调节、抗菌活性与成骨生物矿化的协同增强，验证了单个Mo-POM簇在骨再生中的多效调节价值，为骨科集成生物材料的开发提供了实验依据。
思路延伸
本研究为多金属氧酸酯在骨再生领域的应用开辟了新路径，后续可进一步探索：不同功能分子修饰对多金属氧酸酯活性的调控机制；水凝胶载体的结构优化与释放动力学调控；多效协同作用在复杂骨缺损微环境中的适配性；以及多金属氧酸酯与骨再生相关细胞信号通路的相互作用机制，为该类材料的功能拓展与机制深化提供方向。
原文来源：
1. 期刊：Bioactive Materials（IF 20.3）
2. Pub Date：2026-01-08
3. DOI：10.1016/j.bioactmat.2025.12.056
4. 作者：Mo Zhang, Fan Xu, Jingcheng Cao, Shihang Liu, Kehao Li, Ya Zhang, Yawen Chen, Siming Jia, Yuhang Shi, Kai Kang, Xiaofeng Du, Tao Zhang, Jing Wang, Wei Chen