林云锋

    口腔疾病研究国家重点实验室 国家口腔疾病临床医学研究中心

    四川大学华西口腔医院口腔颌面外科，成都610041

    创伤和骨疾病，如骨质疏松症和骨代谢异常，可造成骨折和缺损，常常需要骨修复和再生治疗[1]。随着骨疾病发病率上升和老龄化人口增加，这种需求日益加剧。而目前临床上有针对性地修复和重建骨缺损，仍然是一个挑战。自1997 年Cao 等[2]首次提出 “组织工程” 这一定义以来，其已被设计用于损伤、病变组织再生。其中骨组织工程作为针对骨修复再生的组织工程为骨缺损患者带来了福音，其基本过程是利用细胞、支架、生物活性因子的组合，在体外预培养细胞增殖分化、基质形成和骨重塑，然后将载细胞材料植入人体，引导骨再生[3-4]。然而，目前的生物材料的成骨效果有限，并倾向于降低细胞的活性，因此亟需新型的成骨材料。

    自1982 年Seeman[5]提出用DNA 构建固定连接的创新思想来，DNA 纳米技术在过去几十年里以惊人的速度发展。从霍利迪连接到DNA 瓷砖[6]、二维晶格[6-7]，再到高阶DNA 折纸[8]和DNA 纳米复合物[7]，多种DNA 纳米结构应运而生，由于其在生物介质中具有较高的抗酶降解能力、可编辑性、可控性和良好的力学性能，而逐渐受到人们的关注。在不同形式的DNA 纳米结构中，以框架形态为特征的框架核酸(framework nucleic acid，FNA)纳米结构，被认为是最有前途的类型之一[9-10]。有越来越多的证据表明，FNA 可通过多个机制促进骨再生修复，具体来说：1) FNA 可诱导多种干细胞成骨分化，如FNA帮助分离和富集骨骼干细胞，诱导脂肪源性干细胞、口腔源性干细胞的增殖、迁移和成骨分化；2) FNA 可促进血管生成，进而促进骨再生；3) FNA 可促进神经化骨组织再生；4) FNA可参与骨组织免疫调节。总之，FNA在构建骨组织再生微环境中具有巨大的应用潜力，现将FNA在骨组织再生工程中的研究现状作一综述。

    1 FNA 作为纳米材料在骨再生组织工程中的应用优势

    从材料的角度看，骨是一种由有机(主要是纳米胶原纤维) 和无机(纳米晶羟磷灰石) 组成的纳米材料，具有从纳米到宏观的层次结构。纳米技术的总体理念是通过操纵材料的最小成分来控制其结构和产生的特性来设计材料，由于天然骨组织的纳米级结构特征对其独特性至关重要，因此纳米材料很容易在骨再生中得到应用。

    纳米材料在骨再生组织工程中的应用优势，具体表现在5 个方面：1) 生物材料中适当的成分可以为骨的生物矿化提供持续的营养；2) 材料的纳米特性可能介导细胞行为(细胞黏附、细胞分化) 和骨整合；3) 纳米元素本身是很好的增强剂 ......