骨质疏松症是一种全身性骨骼疾病，以骨量减少、骨组织结构破坏、骨折易感性增加为特征。骨质疏松性骨折是老年人致残和死亡的首要原因，给患者个人及社会带来沉重负担。究其原因，一方面骨质疏松状态下成骨细胞功能受损、破骨细胞活性亢进，骨再生能力显著下降；另一方面，骨折部位持续的炎症反应会造成活性氧（ROS）大量生成，形成氧化应激微环境。

活性氧水平升高会直接损伤周围细胞，抑制其成骨分化能力，同时持续激活促炎信号通路，进一步加重局部炎症，形成阻碍骨愈合的恶性循环。因此，精准调控骨折部位氧化应激微环境、同时提升机体成骨能力，是促进骨质疏松性骨折愈合亟待攻克的重要科学难题。

手术复位内固定是目前骨质疏松性骨折的主流治疗方式。近年来，可降解镁（Mg）合金凭借优异的生物相容性、与人体骨骼相近的弹性模量（约45 GPa）及可生物降解特性，在骨科植入物领域展现出巨大应用潜力。

但镁合金降解速率过快、降解不均匀，严重制约其临床应用：易造成植入物过早丧失力学完整性、局部氢气大量积聚、体液pH 值升高等问题。在骨质疏松病理状态下这一问题更为突出，局部活性氧水平升高及酸性微环境会进一步加剧镁植入物的不均匀腐蚀。

骨质疏松性骨折愈合周期长，对植入物的降解行为要求严苛。因此，在高活性氧炎症微环境中实现镁基骨植入物的均匀可控降解，是其临床转化前必须解决的关键难题。表面改性技术是调控镁植入物降解速率与降解模式的有效手段。已有研究在镁合金表面制备涂层，以延缓基体降解并赋予植入物特定生物学功能。但现有涂层仍存在功能单一、涂层不均、缺乏环境响应性等缺陷。水凝胶涂层凭借独特的亲水性三维网络结构、良好生物相容性及可功能化修饰优势，受到广泛关注。

水凝胶涂层可作为物理屏障，隔绝腐蚀介质，精准延缓镁合金降解。更重要的是其可修饰性强，可负载抗菌剂、生长因子、抗炎药物等功能分子，构建兼具生物活性与基体防护作用的多功能平台。

然而水凝胶涂层普遍存在与镁基体附着力不足的问题，难以实现长期稳定防护，限制其实际应用。因此亟需针对性涂层设计策略，提升水凝胶与镁基材的界面结合力。

单宁酸（TA）是一种天然多酚类化合物，具有强效抗氧化、抗炎活性，在生物医学领域应用前景广阔，适用于骨质疏松性骨折的干预治疗。但单纯使用单宁酸存在稳定性差、易氧化等局限，临床应用受限。

通过与金属离子配位构建金属- 多酚网络（MPN）、结合水凝胶药物缓释平台，可显著提升单宁酸的生物功能与应用价值。这种氧化诱导的结构重构，为镁合金在骨质疏松高活性氧微环境中实现长效防腐防护提供了新策略。

图形摘要（图源自Nature Communications）

基于此，本研究设计并制备了一种活性氧响应型水凝胶涂层-单宁酸复合甲基丙烯酰化明胶（TA-GelMA），并将其应用于镁合金表面，旨在同步解决骨质疏松条件下镁基植入物的防腐防护与骨折愈合两大难题。

该水凝胶以多酚与镁离子相互作用构建金属 - 多酚网络为基础，与镁基植入物附着力优异，可有效延缓镁合金早期降解；单宁酸作为涂层核心功能组分，可响应骨折部位高活性氧微环境，及时清除过量活性氧，促进骨质疏松性骨折愈合。机制研究表明：经 TA-GelMA 涂层修饰的镁植入物（Mg@MPN@TA-GelMA），可通过激活核因子 E2 相关因子 2（Nrf2）信号通路，促进成骨分化、抑制破骨细胞活化。

综上，Mg@MPN@TA-GelMA 有望成为治疗骨质疏松性骨折的新型高效干预策略。

参考消息：https://doi.org/10.1038/s41467-026-72683-3