综述：锶释放生物材料在骨修复中的进展

　　本综述系统阐述了含锶生物材料在骨修复领域的最新进展，重点探讨了锶离子通过双重作用机制（促骨形成与抗骨吸收）促进骨再生、骨折愈合和植入体固定的潜力。文章详细总结了锶在骨质疏松治疗中的应用历史、作用机制（如CaSR、Wnt/NFATc信号通路）、各类锶释放材料（生物活性玻璃、磷酸钙、骨水泥、聚合物及植入体涂层）的设计与效能，并指出当前研究的局限性与未来临床转化的挑战（如剂量标准化、安全性监测及制造工艺）。

　　

锶在医学中的应用历史

锶是一种碱土金属元素，因其原子半径和电荷与钙相似，早期主要应用于烟火制造和电视显像管。20世纪末，锶在骨质疏松治疗中的作用逐渐被重视。2004年，锶雷奈酸酯（SrRan）在欧洲获批用于治疗绝经后骨质疏松，但其因心血管风险在2017年撤市。近年来，研究者转向通过生物材料局部释放锶离子，以规避系统性副作用。

骨质疏松与锶雷奈酸酯的双重作用

骨质疏松以骨密度降低和骨微结构破坏为特征，导致骨折风险增加。锶雷奈酸酯作为一种“双重作用骨剂”，既能刺激成骨细胞活性，又能抑制破骨细胞功能。临床研究显示，SrRan可显著降低椎体和髋部骨折风险，但其促骨形成效应弱于甲状旁腺激素（PTH）等强效促骨药物，且骨密度测量可能因锶的高X射线衰减特性而被高估。

锶离子对骨细胞的作用机制

锶离子通过多种途径调控骨代谢：

1. 1.

   钙敏感受体（CaSR）途径：锶可激活CaSR，促进成骨细胞增殖与分化，并诱导破骨细胞凋亡。

2. 2.

   Wnt/β-连环蛋白通路：锶抑制 sclerostin 表达，增强Wnt信号传导，促进成骨基因表达。

3. 3.

   RANKL/OPG 轴：锶上调骨保护素（OPG），抑制RANKL介导的破骨细胞生成。

4. 4.

   NFATc 信号：锶通过钙调磷酸酶-NFATc1 通路促进成骨分化。

   此外，锶还可能通过物理化学作用直接增强骨基质力学性能，例如通过形成牺牲键提高骨韧性。

锶释放生物材料的类型与应用

生物活性玻璃

锶取代钙后可加速玻璃降解，释放的离子能促进成骨细胞矿化并抑制破骨细胞活性。在绵羊临界骨缺损模型中，锶掺杂生物玻璃显示出优异的骨整合能力和板层骨形成。

改性羟基磷灰石与磷酸钙

锶取代羟基磷灰石中的钙可提高材料溶解性，增强成骨基因表达（如Runx2、ALP）。动物实验中，锶掺杂涂层植入体表现出更高的骨-植入体接触率和推出力。

骨水泥

锶掺杂骨水泥（如锶碳酸盐改性磷酸钙水泥）在椎体成形术中应用较多，能提供放射不透性并促进局部骨愈合。临床个案报道显示其疼痛缓解效果与PMMA相当，且可能被新生骨替代。

金属植入体涂层

通过水热法或磁控溅射技术在钛植入体表面形成锶掺杂氧化物层（如SrTiO₃），可提升骨整合能力。但部分涂层锶释放量较低（约100 ppb），生物学效应可能受限。

聚合物与水凝胶

藻酸盐或透明质酸水凝胶通过锶离子交联，可局部释放锶并促进骨缺损修复。3D打印的聚己内酯（PCL）支架结合锶雷奈酸酯，在动物模型中显著增强骨再生。

局限性与未来方向

当前研究存在以下挑战：

1. 1.

   剂量标准化缺失：体外有效浓度（0.1-20 μg/mL）与体内可达浓度差异大，需建立释放动力学与疗效关联。

2. 2.

   机制不明确：锶的细胞效应与物理化学作用贡献比重不清，需借助组学技术深入解析。

3. 3.

   临床转化壁垒：制造工艺（如烧结窗口窄、相分离风险）和监管要求（如系统性暴露监测）复杂。

   未来需优化材料设计（如梯度释放涂层），开展多骨骼部位研究，并优先选择椎体修复等临床路径明确的适应症推进转化。