目的：探索Mg-GA金属有机框架（MOFs）功能化的新型水凝胶系统的修复临界尺寸骨缺损的作用及机制。
方法：本研究以壳聚糖与丝素蛋白为原料合成水凝胶基质，并掺入不同负载量的Mg-GA MOFs进行功能化修饰，以增强其成骨性能。将不同组别的复合水凝胶与大鼠骨髓间充质干细胞（rBMSCs）及人脐静脉内皮细胞（HUVECs）共培养以评估其生物相容性。通过茜素红染色，碱性磷酸酶染色，Transwell迁移实验，成管实验，逆转录-聚合酶链反应（qRT-PCR）及Western blot等方法系统评估复合材料的成骨分化与成血管能力。建立SD大鼠颅骨临界尺寸骨缺损模型，并植入不同组别复合水凝胶，于植入后0，4，8周后收集组织，通过显微计算机断层扫描（micro-CT）分析，组织学及免疫荧光染色评估骨再生效果。此外，采集骨缺损区新生骨组织进行RNA测序分析，以深入探究其潜在作用机制。

结果：Mg-GA MOF功能化水凝胶具备良好的生物相容性。与低剂量组和纯水凝胶对照组相比，负载1mg与2mg Mg-GA MOFs的水凝胶具有更佳的成骨分化和血管形成能力。在大鼠颅骨骨缺损模型中，2mg Mg-GA MOFs 组的骨体积分数（BV/TV）和骨密度（BMD）显著高于纯水凝胶对照组，且其临界骨缺损区域可见大量新生骨组织和血管生成。新生骨组织RNA测序及生物信息学分析揭示，复合水凝胶可能是通过激活Wnt/β-catenin和HIF-1α/VEGF信号通路促进成骨分化和血管形成。

结论：Mg-GA MOFs功能化水凝胶通过协同调控Wnt/β-catenin和HIF-1α/VEGF信号通路增强其成骨和血管生成能力，从而显著促进临界尺寸骨缺损的修复，是一种极具潜力的临床骨缺损修复材料。