骨骼的骨量和健康在一生中通过骨重建得以维持，骨重建是一个确保骨基质不断更新和平衡的过程。骨重建涉及形成钙化骨基质的成骨细胞和负责吸收旧钙化骨基质的破骨细胞。在青春期，骨形成率大于骨吸收率，导致骨量积累。在成年期，骨形成和骨吸收的速率处于平衡，导致骨量的维持。然而，很多不利因素可导致骨吸收的速率高于骨形成的速率，从而导致骨质流失、易骨折和骨伤口愈合不良。目前可用的刺激骨形成的治疗方案是每日注射甲状旁腺激素(PTH)和局部应用骨形态发生蛋白(BMPs)。然而，不明确的最佳剂量、破骨细胞的激活以及高昂的成本极大地限制了它们的广泛应用。此外，许多基于金属离子的药物，例如锶(Sr)、锌(Zn)和镁(Mg)，也是治疗骨质流失的有前途的候选药物。其中，含锶药物，如柠檬酸锶和雷尼酸锶，已被证明具有骨合成代谢和抗骨质疏松作用。特别地，雷尼酸锶已经在临床上用于治疗绝经后妇女的骨质疏松症。锶可以上调成骨细胞中成骨基因的表达，这与许多信号通路的激活有关。然而，即使经过几十年的体外、体内和临床试验，仍然没有很好地理解锶在骨中作用的潜在机制。此外，当含锶药物广泛用于患者时，副作用的发生率随即增加。目前，它仅用于治疗具有高骨折风险的严重骨质疏松症患者。因此，提高含锶制剂治疗骨质流失的有效性和安全性是十分迫切的。最近，新兴的纳米技术提供了有效传递生物活性离子的策略，以显著促进骨再生。特别地，目前已经证明，具有高比表面积的纳米载体非常有利于装载或结合药物分子。其中，超薄氮化碳(g-C3N4)纳米片由于其具备易于合成、丰富的低成本前体以及良好的生物安全性，最近备受关注。重要的是，基于g-C3N4的材料由于其具有丰富的吡啶氮作为锚定位点，已经用作金属离子有前途的二维载体材料之一。
近日，吉林大学口腔医学院的周延民教授等人报道了一种锶掺杂的氧化氮化碳纳米片(CNS)，用于高效的骨再生。氧化氮化碳纳米片的层状结构和大量的吡啶氮为它们提供了高比表面积和用于锶结合的锚定位点。重要的是，CNS可以在单一低锶剂量下，协同促进成骨细胞分化和骨再生。在机制上，CNS可以激活FAK/RhoA信号通路，以调节刺激成骨细胞分化的细胞内张力。总的来说，本研究将提供一个新的范例，通过使用层状纳米载体来增强成骨金属离子的功效。相关成果以标题为Strontium-Incorporated Carbon Nitride
Nanosheets Modulate IntracellularTension for Reinforced Bone Regeneration发表在材料学领域著名期刊《Nano Letters》上。论文的通讯作者为吉林大学口腔医院周延民教授，李道伟副教授，以及中国科学院长春应用化学研究所助理研究员王欢博士。图3：CNS通过激活FAK/RhoA/Rock1信号通路促进成骨分化。化学与材料科学原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：chem@chemshow.cn
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