双相磷酸钙（BCP）是由生物源性的羟基磷灰石（HA，不能生物降解，但是力学强度高）和非生物源性的磷酸三钙（β-TCP，可生物降解，被新骨替代）复合制备而成。因其组成与骨组织相似，而被广泛用作骨组织工程材料。然而，BCP的局限性在于其植入骨缺损区会触发相关的炎症反应，并会延长新骨形成的愈合时间。为了促进骨再生和缩短愈合时间，尤其是对于较大的骨缺损，骨形态发生蛋白（BMP）等生长因子被广泛应用。研究已证明，装载有BMP的BCP材料能显著促进新骨形成。但是，传统直接浸泡的方法装载的BMP释放过快，且不可控，这将将导致严重的临床并发症，包括肿胀、肿瘤、囊肿样组织形成和破骨细胞骨吸收等，因此难以临床应用。因此，非常有必要制造一种理想的成骨材料，修饰的BMP-2能在初始炎症期（3-4天）之后开始正式释放（程序性释放）。
鉴于此，来自韩国延世大学的JinkeeHong教授团队，报道了一种可程序化释放BMP-2的多层修饰BCP材料，可以阻断BMP-2的初始爆破性释放，并在成骨细胞分化阶段促进BMP-2的缓慢释放。动物体内实验表明，该材料与传统浸泡方法所得材料相比，即使装载极低剂量的BMP-2，也具有很好的诱导成骨能力。该工作以“ProgrammedBMP-2releasefromdifunctionalizedbiphasiccalciumphosphatesforoptimalboneregeneration”为题发表在近日的《Biomaterials》上。
在这项成果中，研究人员将有机硅酸盐和天然聚合物逐层沉积（LBL）在BCP表面，形成具有多层交替结构的涂层。其中，（3-氨基丙基）三乙氧基硅烷（APTES）作为有机硅酸盐被用于胺功能化BCP，（胶原/肝素）膜被用于延迟和维持BMP-2的释放。这种策略可以减少BMP-2和BCP之间的接触，并允许BMP-2的装载。涂覆的多层膜不仅减少了50%以上的初始爆破释放，而且负载了更多的BMP-2。体内实验研究发现，在兔颅骨嵌套移植模型中，即使装载极低浓度BMP-2（0.01mg/ml）BCP，在8周时诱导的新骨量明显高于常规浸泡方法。
图1.手术过程的代表性照片及成果情况分析，绿色为BCP，红色为新骨。
图2.各反应时间段形成的涂层膜分析。
图3.使用XPS、EDS-SEM和孔隙度计对纯和包覆的BCP进行分析。
图4.涂层的各层示意图和相关SEM图像。
图5.BMP-2的释放曲线。
图6.动物成骨情况分析对比，PG为涂层组，SK为浸泡组，可见PG组新骨含量明显较多。
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