近期，山东第一医科大学口腔医学院李宁波副教授团队在多功能骨植入体设计及组织修复与再生应用方面取得系列创新性进展。相关研究成果已陆续发表在Bioactive Materials（2025, IF=18.0），Journal of Nanobiotechnology（2025, IF=10.6），ACS Applied Materials & Interfaces（2024, IF=8.5），Materials & Design（2025, IF=7.6），Applied Surface Science（2025, IF=6.3）等学术期刊。针对临床中骨缺损修复过程中感染、炎症反应和成骨能力差等问题，研究团队提出患者导向的成骨微环境适配性、成骨-破骨细胞动态平衡调控、抗菌/杀菌效能、免疫成骨调节功能及机制等多功能观点和和一系列实验策略，成功实现了杀菌、免疫调控和加速成骨等功能。以上成果拥有多项自主产权技术，申请多项发明专利，具有显著的产业化应用前景，均以山东第一医科大学为第一完成单位，李宁波副教授为通讯作者。
图1. 智能骨植入体增强骨修复和再生的最新多功能策略和协同机制
人工植入体一直被认为是修复骨折和骨缺损最有效的临床策略，特别是在骨科和口腔科等领域。如今，骨修复的重点已从基本固定和结构修复转向重建多功能“活”组织以模拟天然骨微环境。然而，由于植入材料的物理化学性质对细胞内信号传导、干细胞微环境和组织再生的影响机制尚未完全清楚，因此开发具有理想成骨相关多功能的智能植入物仍然具有挑战。鉴于以上研究现状和临床问题，研究团队提出了智能骨植入体的概念，系统探讨了骨修复与再生创新策略的最新进展。全面总结和论证了通过生物材料设计与功能化改造实现的五大核心特性：患者导向的成骨微环境适配性、成骨细胞-破骨细胞动态平衡调控、抗菌/杀菌效能、血管化能力、骨免疫调节以及神经源性骨修复功能及其作用机制。这为开发更高智能化的骨植入体提供了重要方向。相关工作发表在杂志Bioactive Materials（2025, 51, 333-382）和Materials & Design（2025, Accept）。团队研究生李世硕、李宁波副教授、附属省立医院满振涛分别为并列第一作者，李宁波副教授、附属省立医院关节科李伟教授、山东大学材料学院吕宇鹏教授为通讯作者。
图2. 调节界面反应诱导钛基体表面SrZnP转化膜结构的演变
图3.钛表面SrZnP转化膜的杀菌和促成骨功能
针对钛表面自发氧化层阻碍磷酸盐转化反应，对其生物相容性和成骨活性不利的问题，研究团队提出了一种通过调节涂层与钛基体之间界面化学反应来实现钛表面磷酸锶锌（SrZnP）转化涂层结构优化和性能增强的策略。该方案可实现更好的机械性能和耐腐蚀性，对金黄色葡萄球菌/大肠杆菌具有好的抑菌、杀菌效果，增强成骨能力等功能，在修复感染性骨缺损方面具有潜在应用价值。此项研究发表于杂志Journal of Nanobiotechnology（2025, 23, 361）和Applied Surface Science（2025, 689, 162591）。口腔医学院博士后左康卿、李傲楠为并列第一作者，李宁波副教授、山东大学材料学院肖桂勇副教授为通讯作者。
图4. PPN@MNTi在骨溶解小鼠模型中抑制破骨细胞生成和促进骨整合功能
针对人工关节假体长期服役过程中聚乙烯磨损颗粒引发的假体周围骨溶解临床问题，团队制备了磷脂酰丝氨酸-聚乙烯亚胺修饰的Nb₂C MXene涂层微纳结构钛植入物，Nb₂C MXene可ROS生物响应性释放，调节巨噬细胞主导的免疫行为，抑制NF-κB/MAPK和自噬信号通路以阻断破骨细胞生成，进一步调控骨稳态，实现增强的骨整合效果以及缓解假体周围骨溶解。此项研究发表于杂志ACS Applied Materials & Interfaces（2024, 16(23), 29805-29822）。团队研究生李世硕和路晓庆为并列第一作者，李宁波副教授、附属省立医院满振涛和李伟教授为通讯作者。
近年来，李宁波副教授团队紧跟校（院）和医院要求，积极推进产学研融合发展战略，以临床问题为导向，努力突破医学与材料交叉科学前沿技术和理论，已积累多项口腔医学相关自主产权技术，积极推动口腔医学院校企合作与医工转化进程，相关领域学术水平和科研能力显著提升。李宁波副教授长期从事多功能牙种植体、骨植入材料的设计及骨组织修复与再生应用的研究，已取得一系列原创性成果。相关成果已发表于Bioactive Materials, Chemical Engineering Journal, Journal of Nanobiotechnology, Materials Today Bio和ACS Applied Materials & Interfaces等国际专业期刊。以上工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金和中国博士后科学基金等项目的资助。
