近日，bwi437官网生命健康学院刘佳教授团队联合武汉大学、中国科学院武汉病毒研究所等单位，在骨缺损治疗领域取得突破性进展。团队研发的一种具有动态形变和CT示踪功能的仿生骨支架（TRANS），成功实现了止血、骨再生与实时监测的动态一体化，为临床骨缺损治疗提供了一体化的解决方案。相关研究成果以“A Thermoplastic and Visualizable Bone Scaffold Dynamically Enhances Hemostasis and Osteogenesis in Bone Defects”为题，发表于国际顶级期刊Advanced Functional Materials（自然指数期刊、中科院一区top、影响因子19.0；原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202531292）。
骨缺损是临床常见的骨科难题，每年全球受创伤、感染、肿瘤等因素导致骨缺损的患者超2000万。传统治疗需分阶段进行止血、移除止血材料、植入成骨支架等繁复手术步骤，存在治疗周期长、手术复杂度高、二次创伤风险大等问题。同时，骨修复过程中支架降解与新骨形成的动态过程难以直观监测，严重制约了骨再生情况的精准评估。
针对这一痛点，研究团队受天然骨结构与蜂蜡可塑性的启发，创新性地将CT可视化甲壳素衍生物（IQCH）、纳米羟基磷灰石（nHA）与类蜂蜡聚乙二醇（PEG）相结合，构建了具有热响应特性的仿生骨支架。该支架具备独特的温度自适应能力：加热时机械强度下降，可动态塑形，精准填充不规则骨缺损；温度降至体温时，则恢复高强度力学性能，实现稳固支撑与高效止血，止血速度是临床骨蜡4倍。值得关注的是，支架中的PEG成分在体内会逐步被溶解，恢复多孔结构，为干细胞浸润、增殖与成骨分化提供良好微环境。动物实验表明，在大鼠胫骨缺损模型中，该支架植入10周后，骨体积分数提升至76.3%，骨再生体积分数达48.1%，显著优于传统材料。同时，支架具备优异的CT成像性能，可在体内实现实时监测，清晰呈现支架降解与新骨形成的同步过程，解决了骨修复过程中新骨再生与材料降解动态评估的行业难题。机制研究发现，该支架通过激活TGF-β信号通路，调控生长因子活性与血管相关功能，多维度促进骨髓间充质干细胞的迁移、增殖与成骨分化。此外，TRANS支架采用生物相容性优良的天然高分子和FDA批准材料制备，降解过程温和，无明显炎症反应，展现出良好的临床转化潜力。
此次新型智能骨支架的研发成功，不仅突破了传统骨修复材料功能单一、监测困难的技术瓶颈，更构建了“止血－成骨－监测”一体化的骨缺损治疗新范式。该技术有望大幅简化临床手术流程，降低治疗成本，提升骨缺损修复效果，为骨科精准医疗提供重要技术支撑，彰显了我校在生物医用材料领域的科研实力与创新能力。
该研究由bwi437官网为第一完成单位，团队骨干成员蔡明真博士为论文第一作者，武汉大学蒋序林教授、中科院武汉病毒研究所胡杨波研究员为共同通讯作者。研究成果得到国家自然科学基金、湖北省自然科学基金，发酵工程教育部重点实验室开放基金等项目支持，测试实验得到了437必赢大型仪器共享平台的张科、郭瑜等多位老师的支持和帮助。
据悉，刘佳教授团队为本校新引进的多学科交叉研究团队，成立一年即在自然指数期刊发表研究论文。此外，该团队在纳米药物、生物材料、重大疾病机制与治疗等领域发表了一系列高水平研究论文（Nature Cancer, 2026; Journal of the American Chemical Society, 2022; Advanced Materials, 2025; Angewandte Chemie, 2019; Advanced Functional Materials, 2024/2024等）。
