金属离子促血管生成机制及在骨组织工程中的应用

作者：王嘉旎; 陈俊宇^*

来源：中国组织工程研究, 2024, 28(05): 804-812.

• 金属离子
• 铜
• 镁
• 锶
• 锌
• 钴
• 血管生成
• 骨再生
• 骨科植入物
• 骨组织工程

背景：多种金属离子因具有良好的血管生成活性，并参与成骨中血管新生等生理过程，在骨组织工程领域的研究和应用正日益深入。目的：系统性阐释铜(Cu2+)、镁(Mg2+)、锶(Sr2+)、锌(Zn2+)、钴(Co2+)离子的促血管生成机制及其在骨组织工程的应用现状和主要治疗的疾病类型。方法：2位作者利用Pub Med和中国知网数据库检索2017-2022年间发表的文献，中文检索词为“铜离子，镁离子，锶离子，锌离子，钴离子，骨，血管生成”；英文检索词为“copper,cuprum,Cu,magnesium,Mg,strontium,Sr,zinc,Zn,cobalt,Co,metal ion,angiogenesis,bone”。通过阅读标题、摘要对所得文献进行初筛，排除不相关文献后，最终纳入114篇文献进行综述。结果与结论：(1)金属离子可以通过作用于血管内皮生长因子、缺氧诱导因子、血管生成相关基因、内皮细胞以及对巨噬细胞进行免疫调节等途径调控血管生成。(2)铜、镁、锶、锌、钴等金属离子因具有显著的血管生成效应，常用于组织工程支架的性能改善，其中水凝胶、生物陶瓷和合成聚合物材料目前应用较为广泛，镁及其合金也因其优良的承重能力颇具优势，但这些材料均存在一些缺陷，目前暂时没有一种理想的骨替代材料。(3)不同的离子作用特点如下：铜具有抗菌、成血管和成骨等性能，主要用于感染及肿瘤等引起的骨缺损；镁、锌具有较强的生物降解性，需要对降解速率进行控制；镁具有腐蚀性，主要以合金形式应用；锌的成血管机制涉及较少；镁、锶用于治疗骨质疏松性骨缺损效果显著。(4)以上5种金属离子(铜、镁、锶、锌、钴)具有显著的促血管生成作用，也通过成血管来促进成骨，个别离子如铜离子具有杀菌作用，这些金属离子可以作为治疗肿瘤、骨质疏松症、感染和创伤等引起的骨缺损的新策略，但是目前的临床试验和产品的应用性研究相对不足。

• 单位
  口腔疾病研究国家重点实验室; 四川大学华西口腔医院