2025年7月2号，材料领域国际顶级期刊《先进材料》（Advanced Materials, IF=26.8）在线发表了华中科技大学王江林教授团队最新工作:《Bioinspired Hyperboloid Mechanical Metamaterial for Shock Absorption and Strain Regulation in Cartilage Remodeling》。

随着全球老龄化进程不断加剧，骨关节疾病呈现显著上升趋势，60岁以上人群中超过50%患有不同程度的骨关节疾病，其中最常见的是骨关节炎（Osteoarthritis, OA）。关节组织在人体运动中承担力学支撑和载荷传递的关键角色，确保运动或负重时的稳定性和耐久性。关节软骨由胶原纤维和蛋白多糖基质构成，具有缓冲吸震作用，能够吸收能量和分散应力，保护软骨下骨，是防止关节损伤和退化的核心。针对骨及软骨下骨的严重关节损伤，软骨-骨一体化仿生支架是实现关节损伤修复的有效策略。

在生物医学工程领域，传统组织工程支架因难以模拟关节复杂力学环境而面临挑战。受昆虫鞘翅减震结构启发，本研究设计并制备了一种兼具优异减震性能与应变调节能力的双曲面超材料支架，具有高比强度、减震吸能特性及设计灵活性，有效解决了关节修复中高应变与冲击载荷适应难题。该支架通过模拟关节组织的梯度力学特性，在机械刺激作用下有效促进了间充质干细胞的软骨生成与成骨双向分化，且体内动物实验证实其与干细胞复合移植时，可显著支持关节软骨与软骨下骨的协同再生修复。

图：仿生双曲面超材料支架促进膝关节功能重建

华中科技大学王江林教授和郑州大学李小盟副教授为本文的通讯作者，华中科技大学作为论文第一单位，yl23411永利集团官网陈佳博士（现为陆军军医大学博士后）和郑州大学侯玉亮副教授为共同第一作者。该工作得到了国家重点研发计划、国自然面上项目、深圳市基础研究重点项目和华中科技大学创新研究院技术创新基金等资助。

近年来，王江林教授团队致力于探索生物物理因素（如力学、电学等）对组织器官缺损修复的作用机制，设计并构建不同功能的仿生关节支架应用于软骨损伤的再生修复，先后在该领域发表多项重要原创成果（Matter 2024，Materials Today 2024）等。本研究在前期工作的基础上，将仿生理念和工程方法与临床问题结合，标志着力学超材料的构建技术正从单纯结构模拟向功能集成化方向演进，为复杂组织再生提供了革命性解决方案。

论文连接: https://doi.org/10.1002/adma.202503183