白克文主任、解放军总医院、第九医学中心、骨科

摘要：骨质疏松症由骨形成与骨吸收失衡引发，传统药物和激素疗法疗效有限且不良反应多。近年来，基于生物材料的治疗策略成为新选择。本文综述了用于治疗骨质疏松症的生物材料现状，阐述其优势，介绍不同抗骨质疏松递送系统，评估相关制造技术，分析现有生物材料局限并展望未来方向，包括联合策略提升疗效等。

一、引言

骨质疏松症是全球面临的重大健康问题，其发病机制复杂，传统治疗手段面临诸多困境。随着科技发展，基于材料的治疗策略逐渐崭露头角，为改善骨质疏松症的治疗效果带来了新的希望。深入探讨这些材料策略的进展、优势与挑战，对于推动骨质疏松症治疗领域的创新发展具有重要意义。

二、传统治疗的困境与材料策略的兴起（一）传统治疗的局限性

传统骨质疏松治疗主要依赖系统给药和激素疗法。系统给药如双膦酸盐类药物虽能抑制骨吸收，但长期使用可能导致不良反应，如颌骨坏死、胃肠道不适等。激素疗法在部分患者中存在增加心血管疾病和乳腺癌风险等问题。而且，这些传统治疗方法对某些患者的疗效并不理想，无法有效恢复骨结构和功能，难以满足临床需求。

（二）材料策略的优势与潜力

基于生物材料的治疗策略具有多方面优势。生物材料可实现局部药物递送，提高药物在病变部位的浓度，减少全身不良反应。例如，可注射水凝胶和纳米颗粒能精准地将药物输送到骨骼部位，增强治疗效果。生物材料还能模拟天然骨组织的结构和功能，为骨修复提供更好的微环境。一些材料具有良好的生物相容性和可降解性，在完成治疗作用后可自然代谢，减少对身体的长期影响，展现出巨大的应用潜力。

三、不同类型材料在骨质疏松治疗中的应用（一）可注射水凝胶和纳米颗粒

药物递送机制与优势可注射水凝胶和纳米颗粒作为药物载体，能够有效保护药物活性，控制药物释放速度。其纳米级尺寸使其能够更好地穿透组织，到达骨组织深处。水凝胶的独特物理性质可使其在注射后原位形成凝胶，实现局部药物缓释，维持药物在治疗部位的有效浓度，减少给药频率。纳米颗粒则可以通过表面修饰等手段，实现对特定细胞或组织的靶向递送，提高治疗的精准性。研究实例与效果展示例如，某些研究将抗骨质疏松药物负载于纳米颗粒上，通过表面修饰使其靶向破骨细胞，显著抑制了破骨细胞的活性，减少骨吸收。水凝胶负载生长因子等生物活性物质，在动物实验中显示出促进骨形成的良好效果，提高了骨密度，改善了骨结构。（二）抗骨质疏松骨组织工程材料

材料特性与骨修复原理抗骨质疏松骨组织工程材料具有类似于天然骨的结构和成分，能够为骨细胞提供附着和生长的支架。这些材料具有良好的孔隙结构，有利于营养物质和氧气的扩散，促进细胞增殖和分化。同时，它们可以与骨组织形成化学键合，实现良好的骨整合，为骨修复提供稳定的支撑。临床应用前景与挑战在临床前研究中，骨组织工程材料已显示出修复骨缺损、增强骨强度的潜力。然而，其大规模临床应用仍面临一些挑战，如材料的制备工艺复杂、成本较高、长期稳定性和安全性有待进一步验证等。需要进一步优化材料性能，降低成本，开展更多临床试验来评估其疗效和安全性。四、先进制造技术对材料策略的推动（一）3D 打印技术

个性化定制优势3D 打印技术可根据患者的个体解剖结构和病情，精确制造个性化的骨修复材料和植入物。例如，对于复杂的骨折或骨缺损，3D 打印的植入物能够更好地匹配缺损部位，提高植入物的稳定性和生物相容性，促进骨愈合。面临的技术问题但 3D 打印技术也存在一些问题，如打印速度较慢、材料选择有限、打印精度有待提高等。此外，3D 打印过程中的质量控制和标准化也是需要解决的关键问题，以确保打印产品的一致性和可靠性。（二）静电纺丝技术

纤维材料的特点与应用静电纺丝技术可制备出纳米级或微米级的纤维材料，这些纤维具有高比表面积、良好的孔隙率和优异的力学性能。在骨质疏松治疗中，可用于构建仿生骨膜、组织工程支架等，为细胞提供良好的生长环境，促进骨组织再生。技术改进方向目前，静电纺丝技术需要改进的方面包括提高纤维的取向性和力学性能的均匀性，优化纺丝工艺参数以实现大规模生产，以及探索更多适合静电纺丝的生物材料，以拓展其在骨质疏松治疗中的应用范围。（三）人工智能辅助设计

优化材料性能与治疗方案人工智能技术可通过大数据分析和模拟计算，预测生物材料的性能和治疗效果，辅助设计具有最佳性能的材料结构和治疗方案。例如，根据患者的骨密度、年龄、性别等因素，人工智能可以帮助选择最适合的材料类型、药物负载方案和治疗时间窗，实现精准医疗。数据安全与算法可靠性问题然而，人工智能在生物材料领域的应用也面临数据安全和算法可靠性的挑战。患者的医疗数据隐私需要得到严格保护，同时算法的准确性和可解释性需要进一步提高，以确保其在临床决策中的可靠性和有效性。五、基于材料的治疗策略的未来展望（一）联合策略的探索与潜力

未来，联合不同类型的生物材料或生物材料与传统药物的治疗策略有望提高骨质疏松症的治疗效果。例如，将具有骨形成促进作用的材料与抑制骨吸收的药物联合使用，可能实现对骨代谢的双向调节，更有效地恢复骨稳态。联合治疗还可以减少单一治疗的剂量，降低不良反应的发生风险。

（二）临床转化的挑战与应对

尽管基于材料的治疗策略在实验室研究中取得了显著进展，但临床转化仍面临诸多挑战。除了前面提到的材料制备、成本和安全性问题外，还需要建立完善的临床试验标准和监管体系，加强学术界、产业界和医疗机构之间的合作，加速这些创新治疗策略从实验室到临床的转化，使更多骨质疏松症患者受益。

六、结论

基于材料的骨质疏松治疗策略为解决传统治疗的困境带来了新的机遇。通过不断创新和优化生物材料的设计、制造技术以及治疗方案，有望克服现有挑战，实现更有效、更安全的骨质疏松症治疗。未来的研究应聚焦于进一步提高材料性能、推进临床转化以及探索联合治疗策略，为改善骨质疏松症患者的生活质量提供有力支持。