本文档属于类型a，即报告了一项原创性研究的学术论文。以下是针对该研究的学术报告：
本研究的主要作者包括Mei Zhang、Qingchen Feng、Guanning Zhang、Ruohan Wang、Hui Zhang、Mingzhu Li、Yimei Zhou、Chen Jiang、Juan Li和Yu Nie。他们分别来自四川大学华西口腔医院、香港大学牙科学院以及四川大学生物医学工程学院。该研究发表于期刊Advanced Functional Materials，并于2025年发表。
本研究的主要科学领域是骨组织工程，特别是针对牙周骨缺损修复的生物材料开发。牙周骨缺损通常由牙周炎、创伤或肿瘤引起，导致牙周组织破坏，进而引发牙龈退缩和牙齿松动。目前，自体骨移植被认为是临床牙周骨修复的金标准，但该方法存在供体部位发病率高、骨组织来源有限以及手术复杂等缺点。因此，骨组织工程通过结合生物材料、细胞和生长因子，展现出修复牙周骨的潜力。然而，传统水凝胶由于缺乏可注射性、机械强度低和粘附力弱，难以适应不规则的牙周缺损，也无法在咬合力下保持稳定性。为此，本研究旨在开发一种具有自增强能力的可注射水凝胶，以促进三维牙周骨再生。
本研究主要包括以下几个步骤：
水凝胶的合成与制备
研究团队开发了一种基于钙离子捕获的自增强水凝胶，其主要成分包括阿仑膦酸功能化的氧化海藻酸钠（OSA-Alen）、纳米羟基磷灰石（HAp）和多巴胺接枝的明胶（Gel-DA）。通过希夫碱反应赋予水凝胶可注射性，OSA-Alen与HAp之间的动态配位作用增强了水凝胶的自愈能力，并确保HAp的均匀分布。Gel-DA的组织粘附性使水凝胶能够在缺损区域内保持稳定。此外，水凝胶通过捕获钙离子（Ca²⁺）实现机械自增强，为骨再生提供支持基质，并通过Ca²⁺内流促进成骨。
水凝胶的表征
研究通过核磁共振（NMR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）和流变学测试等手段对水凝胶的化学结构、机械性能和微观形貌进行了表征。结果表明，水凝胶具有优异的自愈能力、可注射性和组织粘附性。此外，通过微计算机断层扫描（Micro-CT）验证了HAp在水凝胶中的均匀分布。
细胞实验
研究利用骨髓间充质干细胞（BMSCs）评估了水凝胶的生物相容性和成骨潜力。通过活/死细胞染色、细胞计数试剂盒（CCK-8）和免疫荧光染色等实验，验证了水凝胶对BMSCs的粘附、增殖和成骨分化的促进作用。结果表明，水凝胶能够通过捕获钙离子激活机械敏感性钙通道Piezo1，从而促进BMSCs的成骨分化。
动物实验
研究在大鼠牙周骨缺损模型中验证了水凝胶的骨再生效果。通过Micro-CT和组织学分析，评估了水凝胶在8周内的骨再生能力。结果显示，经OSA-Alen@HAp/Gel-DA水凝胶处理的大鼠牙周骨缺损区域实现了显著的三维骨再生，骨体积分数达到57.03%。
水凝胶的合成与表征
成功合成了具有多动态网络的OSA-Alen@HAp/Gel-DA水凝胶。流变学测试表明，水凝胶在捕获钙离子后机械强度显著增强。Micro-CT和SEM结果显示，HAp在水凝胶中均匀分布，且水凝胶具有多孔结构，有利于细胞浸润和增殖。
细胞实验结果
水凝胶表现出优异的生物相容性，能够促进BMSCs的粘附和增殖。免疫荧光染色显示，水凝胶处理组的BMSCs中成骨标志物Runx-2和碱性磷酸酶（ALP）的表达显著上调。此外，水凝胶通过捕获钙离子激活Piezo1通道，促进了BMSCs的成骨分化。
动物实验结果
Micro-CT和组织学分析表明，OSA-Alen@HAp/Gel-DA水凝胶显著促进了大鼠牙周骨缺损的三维骨再生。与对照组相比，水凝胶处理组的骨体积分数和骨矿物质密度显著提高，且新生骨组织与周围组织紧密结合。
本研究成功开发了一种基于钙离子捕获的自增强可注射水凝胶OSA-Alen@HAp/Gel-DA，该水凝胶具有优异的可注射性、自愈能力和组织粘附性，能够在不规则牙周骨缺损中实现三维骨再生。通过捕获钙离子，水凝胶不仅增强了机械强度，还促进了BMSCs的成骨分化。动物实验验证了水凝胶在牙周骨缺损修复中的显著效果。该研究为牙周骨再生提供了一种无细胞、无生长因子的新型生物材料，具有重要的临床应用价值。
创新性水凝胶设计
本研究首次将阿仑膦酸功能化的氧化海藻酸钠与纳米羟基磷灰石和多巴胺接枝的明胶结合，开发了一种具有多动态网络的自增强水凝胶。
钙离子捕获机制
水凝胶通过捕获钙离子实现机械自增强，并通过激活Piezo1通道促进BMSCs的成骨分化，这一机制为骨组织工程提供了新的研究方向。
显著的三维骨再生效果
动物实验表明，水凝胶在8周内显著促进了大鼠牙周骨缺损的三维骨再生，骨体积分数达到57.03%，为牙周骨缺损修复提供了新的解决方案。
本研究还通过体外降解实验验证了水凝胶的降解性能，结果表明水凝胶在30天内降解约45%，能够为骨再生提供足够的时间窗口。此外，研究团队通过细胞粘附实验验证了水凝胶对BMSCs的高效粘附能力，进一步支持了其作为骨再生支架的潜力。
本研究为牙周骨再生提供了一种具有自增强能力的可注射水凝胶，不仅在科学上具有创新性，还为临床牙周骨缺损修复提供了新的治疗策略。