人体骨折区域内将富集活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS），其直接损害骨折区域内成骨相关细胞功能表达，且诱发该区域内免疫相关细胞，特别是巨噬细胞过度极化为炎性（M1）表型，从而持续分泌炎性因子，使骨折区域内呈现过度炎性的免疫微环境，最终导致临床常用的骨替代植入材料——钛及其合金呈现弱的骨整合性。因此，钛及其合金表面亟待构建既能有效清除骨折部位ROS，又能调节病灶区域内M1表型巨噬细胞向抑炎（M2）表型转化（M1→M2）的免疫调节涂层，以大幅提升钛及其合金的骨整合能力。基于此，本文首先利用微弧氧化及水热处理技术在钛表面制备了羟基磷灰石（HA）纳米棒阵列构形化涂层，其后利用浸渍涂覆技术在纳米棒表面包覆兼具抗氧化及近红外光介导下能产生光热效应的聚多巴胺（PDA）纳米膜，从而构建了以HA纳米棒为内核，PDA为外壳的核-壳结构纳米棒阵列构形化涂层（PDA@HA）。揭示了核壳结构阵列化涂层对ROS清除能力及其在近红外光介导下的光热效应；阐明了周期性温和光热刺激对巨噬细胞极化表型及其对基质干细胞（MSCs）成骨功能表达的调节效应及生物学机制；评价了核-壳结构的纳米棒阵列辅以周期性温和光热刺激在动物体内的免疫调节成骨效应。结果表明，PDA@HA呈现强的ROS清除能力及在近红外光介导下的光热效应和光热稳定性，且上述效应随HA纳米棒表面PDA包覆厚度的增加而增强；PDA@HA通过对ROS的清除，可在一定程度上促进巨噬细胞M1→M2转化，且PDA@HA辅以周期性温和光热处理（41±1 °C）可进一步加速巨噬细胞向M2表型转化，通过转录基因组学分析揭示了周期性温和光热处理是通过激活巨噬细胞内PI3K-AKT信号通路实现其向抑炎M2表型转化；由于PDA@HA辅以周期性温和光热处理加速了巨噬细胞向M2表型转化，从而加快其分泌抑炎因子，进而促进MSCs的迁移、增殖、成骨分化及细胞外基质矿化等成骨功能，因此，在动物体内，PDA@HA阵列涂层植入体辅以周期性温和光热处理呈现强的骨整合效力。本研究为骨内植入体实现强的免疫成骨功能提供了周期性温和光热刺激这一新的调控方法，并深入揭示了其免疫成骨机制。
 

核-壳纳米棒阵列；ROS清除；周期性光热处理；免疫调节；骨整合