材料生物學的“魔法”：再造人生第二春！助力實現(xiàn)衰老骨再生？

衰老是每個人都無法逃避的現(xiàn)實問題，隨著中國老齡化進程加速進行，如何積極應對衰老成為每個人關(guān)注的焦點。其中，骨衰老相關(guān)疾病，如骨性關(guān)節(jié)炎及骨質(zhì)疏松性骨折，在老齡人群中發(fā)病率極高，嚴重影響生活質(zhì)量。機體的衰老使得骨再生能力顯著下降，而生物材料在臨床上的使用，給衰老骨治療帶來了更多的技術(shù)手段，讓更多患者重返正常生活。

最近，《國家科學評論》（National Science Review，NSR）在線發(fā)表了題為“Biomaterial design for regenerating aged bone: materiobiological advances and paradigmatic shifts”的綜述文章，文中提出一種材料生物學（materiobiology）指導下的材料開發(fā)新策略（圖1），即1）從失調(diào)的生物學功能出發(fā)，選擇關(guān)鍵治療靶點；2）借助人工智能從構(gòu)建好的生物材料“工具箱”中選擇匹配生物學功能的“基本元件”，組裝成模塊化的新材料；3）繼而通過高通量體外制造與評價系統(tǒng)進行迭代開發(fā)；4）最后通過小動物至大動物的體內(nèi)實驗完成能恢復特定生物學功能的新材料開發(fā)。

圖1. 材料生物學革新用于衰老骨再生的材料開發(fā)流程

華東理工大學特聘副研究員戴凱、上海大學副教授耿振及華東理工大學博士生張文超為論文第一作者，華東理工大學劉昌勝院士、王靖教授及國家納米科學中心聶廣軍研究員為論文通訊作者。

文章總結(jié)了針對干細胞調(diào)控、炎癥微環(huán)境干預、血管再生、骨代謝與合成平衡及神經(jīng)支配恢復這五個關(guān)鍵生物學功能所進行的材料設(shè)計。作者還強調(diào)應當繼續(xù)深入研究骨衰老生物學機制，為后續(xù)的材料設(shè)計提供更多的治療靶點。建立能夠預測生物材料“基本元件”與恢復骨衰老過程中失調(diào)生物學功能的強關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，打造一種功能強大的“生物材料工具箱”，應當成為今后生物材料開發(fā)的重要方向之一。

材料生物學便著力研究材料的基礎(chǔ)生物學功能，以恢復機體生物學功能為最終目標。而作為一門年輕的交叉學科，還需要多學科研究者的協(xié)作，進一步豐富其研究內(nèi)容與方法。作者暢想了這樣一種由生物材料工具箱中特殊“元件”所構(gòu)成的“青春之泉”，幫助人們實現(xiàn)“逆齡生長”（圖2）。

圖2. 生物材料工具箱中的特殊“元件”成就“青春之泉”魔法功效