综述：先进多功能生物活性玻璃纳米颗粒：从组织修复到诊疗一体化

　　本综述系统阐述了多功能生物活性玻璃纳米颗粒（BGNs）的物理化学结构、制备方法、功能化策略及其在生物医学领域的前沿应用。文章重点突出了BGNs在组织修复、生物成像、药物/基因递送、抗感染治疗、肿瘤干预及诊疗一体化平台构建中的多重功能，为多维度优化和临床精准转化提供了重要理论支撑。

　　

Abstract

近年来，多功能生物活性玻璃纳米颗粒（BGNs）因其高生物活性、纳米级结构及多重功能（组织修复、生物成像、肿瘤治疗和抗感染）在生物医学应用中受到广泛关注。本文综述了多功能BGNs在物理化学结构、制备方法、功能化策略以及从组织修复到诊疗一体化的生物医学应用方面的最新进展。系统总结了功能化BGNs在组织修复、生物成像、药物递送、基因递送、抗感染治疗、肿瘤干预及整合性治疗-修复平台中的应用。通过对多功能BGNs在结构设计、功能构建和生物医学应用方面的综合分析，为多维优化和精准临床转化提供了系统参考和理论支持。

Conflict of Interest

作者声明无利益冲突。

理化结构与制备方法

BGNs的理化特性（如粒径、孔隙率、比表面积和化学成分）直接影响其生物活性和功能表现。通过溶胶-凝胶法、微乳液法及模板法等制备技术，可精确调控BGNs的纳米结构和表面化学特性。研究表明，硅（Si）、钙（Ca）、磷（P）等元素的摩尔比变化会显著影响其生物降解性和离子释放行为。

功能化策略

通过表面修饰、离子掺杂和复合物构建等手段，BGNs可实现多功能化设计。例如：稀土元素掺杂赋予其光学成像能力（如上转换发光）；银（Ag）或锌（Zn）离子的引入增强抗菌性能；靶向分子（如抗体、肽段）修饰可提升肿瘤组织特异性积累。

组织修复应用

BGNs在骨、软骨及皮肤组织再生中表现出卓越的成骨活性和血管生成诱导能力。其释放的Ca²⁺、Si⁴⁺等离子可激活成骨相关基因表达（如RUNX2、OCN），并促进胶原沉积和矿物化过程。

生物成像与诊疗一体化

功能化BGNs可作为多模态成像探针，用于磁共振（MRI）、计算机断层扫描（CT）及荧光成像。其中，Gd³⁺、Mn²⁺等顺磁性离子掺杂增强MRI对比度，而稀土元素掺杂纳米颗粒适用于近红外二区（NIR-II）成像。

药物与基因递送

BGNs的高比表面积和可调孔隙结构使其成为高效载体。负载抗生素（如万古霉素）、抗肿瘤药（如阿霉素）或siRNA/miRNA后，可实现可控释放和靶向治疗，显著提升感染控制率和肿瘤凋亡效率。

抗感染与肿瘤治疗

BGNs通过光热治疗（PTT）、化学动力学治疗（CDT）及离子干扰效应协同抗肿瘤。银离子掺杂体系对耐药菌（如MRSA）表现出强烈抑制作用，而Fe²⁺/Cu²⁺掺杂颗粒可通过类芬顿反应产生活性氧（ROS）杀伤肿瘤细胞。

整合性治疗-修复平台

最新研究致力于构建"治疗-修复"一体化平台，例如：在肿瘤切除后植入BGNs基支架，同步实现残留肿瘤细胞清除和骨缺损修复。这种多功能协同策略为复杂临床场景提供了创新解决方案。

展望与挑战

尽管BGNs展现出巨大应用潜力，其规模化制备、长期生物安全性及临床转化路径仍需深入探索。未来研究需聚焦于标准化生产流程、精准靶向调控及多组学效应评估，以推动其实际临床应用。