在骨再生領域，基於DNA的水凝膠因其獨特的生物相容性和可程式設計性脫穎而出，成為一種極具潛力的材料。這些水凝膠可以透過大規模生產、微球化和3D列印等方式，為骨組織的空間結構搭建起“腳手架”，從而促進骨再生。不僅如此，其降解產物、奈米結構、靶向作用以及固有遞送能力，還能像“微調器”一樣精準調控骨微環境。
近日，一篇發表在國際雜誌Materials Today Bio上題為“DNA-based hydrogels for bone regeneration: A promising tool for bone organoids”的綜述報告中，來自上海大學轉化醫學研究所等機構的科學家們詳細總結了基於DNA的水凝膠在人類骨再生中的現狀與應用前景。研究人員認為，這種水凝膠未來有望成為開發骨類器官的有力工具。
骨相關疾病，如骨缺損、骨質疏鬆症和骨關節炎，對人類健康和生活質量造成了巨大影響。這些疾病不僅會降低機體的活動能力、引發慢性疼痛，還會增加骨折風險，嚴重影響日常功能和整體健康。幸運的是，骨再生可以透過成骨、血管發生和免疫調節這三種主要途徑實現，而基於DNA的水凝膠憑藉其獨特特性，能夠在這三個方面發揮重要作用。
骨類器官是一種三維、自我更新且能自組裝的骨組織微觀結構，能夠模擬自然骨組織的空間特性。它們由生物活性材料構建，透過多種幹細胞或祖細胞定向分化而成。基於DNA的水凝膠因其仿生特性、可程式設計性和多功能性，不僅能有效促進成骨過程、血管化和免疫調節，還能作為3D生物列印中的生物墨水，用於構建複雜的骨類器官。這些類器官在疾病建模、藥物篩選和骨相關疾病研究中展現出巨大潛力。
全文的圖形摘要
在綜述報告中，研究人員強調了基於DNA水凝膠的優點，詳細介紹了其組成、凝膠化方法和結構最佳化等內容。他們還進一步闡述了這種水凝膠如何透過成骨、血管化和免疫調節這三種關鍵機制促進骨再生。由於其仿生性、可程式設計性和多功能性，基於DNA的水凝膠為構建人類骨類器官提供了一個極具前景的平臺，也為骨組織工程中的疾病建模和療法應用提供了創新性解決方案。
然而，儘管基於DNA的水凝膠在實驗室中展現出巨大潛力，但要將其從實驗室研究過渡到臨床應用，仍需克服諸多挑戰。未來的研究將重點關注如何解決臨床前的難題，包括水凝膠的設計、應用和臨床使用，以及其商業化問題。只有解決了這些障礙，基於DNA的水凝膠才能真正成為臨床骨修復和類器官開發的可行選擇。
總之，這篇綜述報告全面討論了基於DNA的水凝膠在骨再生研究領域面臨的挑戰和未來前景，強調了其在再生醫學研究中的潛在影響和應用價值。
參考文獻：
Xiang Wu,Yan Hu,Shihao Sheng, et al. DNA-based hydrogels for bone regeneration: A promising tool for bone organoids, Mater Today Bio. 2025 Jan 19:31:101502. doi:10.1016/j.mtbio.2025.101502. eCollection 2025 Apr.
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