使用近紅外螢光成像監測骨生成與骨整合的非侵入性方法：從探針設計、合成到動物模型

植入人工牙根（植牙）和人工關節等修復體後，骨生成、骨分化和骨整合的臨床評估非常困難。傳統影像技術如X光和電腦斷層掃描（CT）常受金屬假影干擾，無法準確顯示骨與植入物的界面，限制了對骨修復過程的監測。因此，迫切需要更靈敏且能實時監測骨生成的先進影像技術。本研究開發了兩種近紅外螢光（NIRF）探針，專門用於骨修復分子影像。第一種探針針對人類間質幹細胞（MSC）分化成骨細胞的過程，透過結合標靶接合蛋白α5β1，識別成骨細胞及其前驅細胞，實現實時可視化成骨分化。第二種探針則結合了NIR螢光金納米團簇與pamidronate藥物，專門靶定骨組織中主要礦物質的氫氧基磷灰石（HA）。這種探針能準確標記新生骨質，反映骨形成的實際情況。體外實驗結果證實，這兩種探針只與分化成骨細胞結合，不會與未分化的MSC結合，顯示其高特異性與靈敏度。進一步的體內研究使用12隻Sprague Dawley大鼠，分為對照組、X光與CT影像組，以及NIRF影像組，於前硬顎植入鈦合金螺絲後28天進行成像。X光和CT因金屬假影導致骨–植入物界面模糊，無法準確評估骨成熟情況；而NIRF影像組則清晰呈現螢光信號，明確顯示骨整合位置，且無金屬假影干擾。組織學分析也支持了影像結果，確認新骨形成與NIRF信號一致。總體而言，本研究證明這兩種NIRF探針能高效、準確地監測骨生成及骨整合，克服了傳統影像技術的限制。這項技術不僅有助於臨床評估植入物的成功，還能促進新型植入物設計和表面改良，提升骨整合效果。未來，透過實時影像監測骨修復，將有助於改善患者治療結果及植入物管理。