利用快速激光微区汽化技术制备超细LiNbO3纳米颗粒，超细压电LiNbO3纳米颗粒与超声协同作用，通过亚细胞调控促进成骨并实现骨缺损修复。在体内实验中，将HA+LN+GelMA和HA+GelMA支架分别植入兔颅骨双侧缺损区域，并施加体外超声刺激；于术后12周通过组织学染色及免疫荧光分析评价骨修复效果。在细胞水平，超细LiNbO3纳米颗粒被细胞内吞并定位于溶酶体，在超声刺激下诱导轻度溶酶体膜通透性增加（mild LMP），进而触发溶酶体–线粒体信号传递和线粒体活化，最终促进成骨相关基因表达。
医学科技创新中心李宁波团队（研究生张林波）在骨再生研究方面取得进展。相关成果以“超声驱动力电纳米畴协同调控溶酶体 - 线粒体功能级联反应以促进骨再生（Ultrasonic-driven force-electric nanodomains orchestrate lysosome-to-mitochondria functional cascade to accelerate bone regeneration）”为题，于2026年7月18日在线发表于《生物活性材料》（Bioactive Materials）杂志，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2026.06.051 。
骨缺损修复是临床组织再生领域面临的重要挑战。压电生物材料因能够模拟天然骨组织的力电微环境而受到广泛关注，但现有研究主要关注细胞膜层面感知的胞外力–电刺激，难以实现对亚细胞结构功能单元的精准调控，限制了其促进骨再生的效率与深入的电生理机制探索。因此，构建能够直接作用于细胞内部、实现亚细胞结构尺度精准调控的新型压电策略，成为骨组织工程领域的重要研究方向。
研究团队通过近红外激光微区加工技术创新构建了超声激活超细LiNbO3压电纳米体系（~15 nm），提出胞内力–电纳米域（Force–electric nanodomains）概念，实现压电刺激由细胞膜水平向亚细胞结构功能单元的进一步延伸。超细压电纳米颗粒可高效进入细胞，在超声作用下产生局部力-电信号，通过调控溶酶体重塑，增强溶酶体-线粒体功能级联，激活PI3K-AKT-Ibsp信号通路，显著促进干细胞成骨分化，并在兔颅骨缺损模型中显著促进新骨形成，实现高效骨组织再生。
该研究突破了传统压电刺激局限于细胞膜作用的模式，提出了压电生物材料亚细胞结构精准调控的新策略，实现了压电刺激由胞外向胞内、由细胞膜向亚细胞结构功能单元的创新突破，丰富了压电生物材料的作用机制的认识，为智能生物材料设计、骨组织再生及亚细胞结构精准调控提供了新的研究思路。同时，该成果已被授权国家发明专利，是团队正在进行“新一代力-电响应骨修复体产品研发”横向专利转化的重要技术之一。
李宁波副教授作为校（院）骨干人才，博士后合作导师，其课题组一直聚焦于“智能材料促骨修复与再生功能机制及临床应用”的交叉学科研究。团队研究深耕临床问题，设计超声可控刺激的力-电响应超细纳米胞内功能-递送系统，促使骨修复由“静态植入体”进化到“AI智能动态”骨再生时代。本工作是基于前期研究基础的系列工作之一，相关专利技术正在商业化研发（三类医疗器械申报）。团队至今已发表专业SCI论文40余篇，包括Bioactive Materials, Journal of Nanobiotechnology, Chemical Engineering Journal和Materials Today Bio等杂志文章，相关技术申请国家发明专利15项，目前已转化2项、共531万元。
本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省重点研发计划、山东省自然科学基金等基金的资助。
