近期，华南理工大学生物医学科学与工程学院边黎明教授、张琨雨教授团队在国际学术期刊Nature Communications发表了以“Dual-action bisphosphonate hydrogelpreserves cortical bone integrity and restores healing cascade in osteoporotic fracture-relatedinfection”为题的研究成果。南京鼓楼医院骨科医师李劼、学院2024级生物医学工程专业博士生张洋、博士后刘艺为本文共同第一作者。学院边黎明教授、张琨雨教授和南京大学医学院附属鼓楼医院骨科刘臻教授、朱泽章教授为本文共同通讯作者。

骨折相关感染 (Fracture-relatedinfection, FRI) 是临床中常见的并发症，在开放性骨折患者中发病率高达 30%。尽管现代骨科固定技术与医疗设备的进步极大地促进了骨骼修复，但 FRI 这一顽疾仍未得到有效解决。特别是患有骨质疏松等合并症的老年患者，一旦发生骨折，常因骨愈合能力下降与感染风险升高而陷入“骨不连-感染” 的恶性循环。感染与骨质疏松的相互作用不仅加剧了骨折的不稳定性、延缓了愈合速度，还显著增加了反复感染和死亡的风险。传统治疗方法难以彻底清除细菌，且在骨质疏松环境中缺乏特异性，无法有效阻止病理性骨溶解。

双功能BP水凝胶保护皮质骨完整性恢复骨质疏松骨折愈合级联反应

研究团队利用双膦酸盐（BP）与钙离子、银离子的动态配位作用，构建了可注射、自愈合的纳米复合水凝胶系统，并负载万古霉素与银离子（Ag+）。在感染部位酸性环境（pH≈5.5）下，水凝胶中BP-Ag+/Ca2+纳米颗粒解体，快速释放Ag+与万古霉素，实现局部高浓度抗菌。同时，释放的BP可抑制破骨细胞分化与活化，减少异常骨吸收，并能保护骨细胞免于TNF-α诱导的细胞凋亡，维持骨陷窝-小管网完整性，阻断细菌深入骨骼的通道。此外，通过焦磷酸盐（TSPP）调整BP剂量，在保持抗菌与骨保护效果的同时，促进更协调的骨愈合与重塑，避免高浓度BP可能导致的骨痂重塑延迟问题。该研究成功构建了一种基于双膦酸盐的智能纳米复合水凝胶（HABP-BP-V-Ag+），实现抗菌、抑制破骨细胞活化、预防骨细胞凋亡、并促进骨折愈合的多重功能，为骨质疏松性骨折感染的治疗提供了全新的“一体化”策略。（通讯员/张琨雨教授课题组）

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-68036-1