0 引言 Introduction

水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解[1]，因此水凝胶可以模拟自然的组织环境，为缺损部位提供结构支持，使骨缺损通过内在愈合机制修复。其中可注射的水凝胶系统用于骨缺损，因为它们可以在原位形成[2]，并且具有独特的优势，即无论缺损的几何形状如何，都可以通过微创的方法轻松地修复缺损。骨骼是人体的支撑结构，对人体的重要性不言而喻，对于轻、小范围的骨骼损伤，骨组织能够通过自我修复能力恢复健康[3-4]，但更多情况下骨骼的病变及创伤是无法自我修复的。随着组织工程技术的发展，骨组织工程在骨缺损修复方面起着非常重要的作用，可促进骨组织生长、修复骨缺损，并呈递生物活性物质。

水凝胶有多种分类方法，如果以水凝胶网络键合的不同可分为物理凝胶和化学凝胶。物理凝胶是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的，这种凝胶是非永久性的，加热凝胶可转变为溶液，也称假凝胶或热可逆凝胶。另外可分为天然高分子和合成高分子水凝胶，许多天然高分子在常温下呈稳定的凝胶态，如琼脂等；在合成聚合物中聚乙烯醇是一典型的例子，经过冰冻融化处理可得到在60 ℃以下稳定的水凝胶。化学凝胶是由化学键交联形成的三维网络聚合物，是永久性的，又称为真凝胶。天然聚合物比合成衍生聚合物具有更好的生物相容性，合成后的聚合物通常必须对其进行修饰以实现生物学结构响应，但是存在各种局限性，包括不稳定的官能团、细胞毒性试剂的使用和低偶联效率。因此，需要应用更简单、有效和特定的反应合成方法，以保持生物活性材料的生物学性质。该篇综述总结了近年来水凝胶在骨缺损方面的应用进展。

1 资料和方法 Data and methods

1.1 资料来源中文检索词为“水凝胶，骨缺损”，中文检索平台及数据库：知网、维普、万方数据库。英文检索词为“hydrogel，bone defect”，英文检索平台及数据库：PubMed。

1.2 入选标准

纳入标准：①文献类型为已发表的期刊论文、综述；②文章研究内容与水凝胶在骨缺损中的应用研究相关。

排除标准：①文献质量较低、证据等级不高的研究；②无法获得全文或重复发表的文献；③中文及英文以外的其他语种。

1.3 文献质量评估共检索到相关文献215 篇，应用EndNote软件并根据排除标准进行筛选，剔除文献，最终纳入文献34篇，见图1。

图1 ｜文献检索流程图

2 结果 Results

2.1 离子介导水凝胶离子介导水凝胶通过与聚合物网络的二价或三价阳离子形成离子链连接而介导。聚合物中海藻酸盐的有关研究最多，由于其多糖结构(由1，4-联结的β-D-甘露糖醛酸和α-均聚物嵌段组成)具有藻酸盐链中不同位置与钙和锌阳离子交联的能力，锌阳离子对交联的选择性较低，导致藻酸锌交联的水凝胶体系更大[5]。据报道，交联的速率与所用藻酸盐浓度呈反比，而交联速率则受所存在的多价阳离子和聚古洛糖酸链段浓度的影响[6]。RUSSO 等[7]设计了一种新型的以藻酸盐和胶原蛋白为核和壳的干细胞递送系统，间充质干细胞被加载到胶原溶液中，然后将其立即置于纤维结构中，同时使用新设计的核-壳喷嘴同时包裹藻酸盐。其中包封在胶原蛋白中的间充质干细胞表现出优异的生存能力，在成骨条件下被允许分化的细胞显示出良好水平的骨相关基因，包括骨钙蛋白、骨桥蛋白和骨唾液蛋白。当将核-壳纤维载体植入大鼠颅骨缺损中时骨愈合得到了显著增强，在成骨诱导间充质干细胞植入前骨愈合更为明显。根据该实验结果，新制造的核壳型胶原藻酸盐纤维载体被认为有利于组织细胞的包封并将其输送到受损组织中，包括具有缺陷可调性的骨骼，可用于骨组织工程。然后，比较了藻酸盐水凝胶构建体与支架介导的骨骼再生(不依赖于机械负荷)，而藻酸盐水凝胶构建体不具有结构性支架，之前已证明它们可促进体内对骨骼形成的机械刺激。与非结构藻酸盐相比，结构支架与负载无关，减少了骨形成，特别是在支架集中区域导致功能再生受损，这归因于支架对应力的屏蔽及对细胞浸润和组织向内生长抑制的组合，这些研究质疑植入时支架与成熟组织相似的必要性，并强调发展有利于基质激活的细胞活化和最终功能再生的环境[8]。观察由天冬氨酸(RGD)-藻酸盐水凝胶与Sr 原位交联并用Sr 掺杂羟基磷灰石微球增强的可注射Sr 杂交体系的体内反应，与类似的无Sr 材料进行了比较，Micro-CT 结果显示Sr 杂交组形成新骨的趋势更高[9]。

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