具有天然各向異性結(jié)構(gòu)和免疫調(diào)節(jié)功能的高強(qiáng)度納米微纖維編織支架

供稿人：仝帥康、高琳
供稿單位：西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
來源：中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)增材制造技術(shù)（3D打印）分會(huì)

肌腱是肌肉骨骼系統(tǒng)中提供正常關(guān)節(jié)功能的重要結(jié)締組織，全球每年進(jìn)行3000多萬次肌腱相關(guān)手術(shù)，相關(guān)醫(yī)療支出超過1400億歐元。目前，已選擇自體移植物、同種移植物或異種移植物進(jìn)行損傷肌腱的外科重建，但是仍然會(huì)存在供區(qū)發(fā)病率、過敏反應(yīng)、潛在的疾病傳播和感染等一些不可避免的缺點(diǎn)。雖然由靜電紡絲組織工程肌腱支架的設(shè)計(jì)和開發(fā)能夠更好地仿生自然肌腱組織的大小、結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)和加速受損肌腱組織再生。然而，其仍存在一些主要缺點(diǎn)，如物理結(jié)構(gòu)不可控、生化成分不合適和機(jī)械性能較差，限制了靜電紡絲的實(shí)際應(yīng)用。

為了解決以上問題，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院聯(lián)合青島大學(xué)等人研制出一種新型的高強(qiáng)度納米微纖維編織支架，該支架具有天然的各向異性結(jié)構(gòu)和免疫調(diào)節(jié)功能，可用于肌腱組織工程應(yīng)用。用純聚L-乳酸（PLLA）或絲素蛋白（SF）/PLLA共混物制備了靜電紡絲納米纖維紗線，然后使用PLLA或SF/PLLA納米纖維紗線作為緯紗，與商業(yè)PLLA微纖維紗線作為經(jīng)紗交織，以產(chǎn)生兩種新型的具有平面編織結(jié)構(gòu)的納米纖維支架（nmPLLA和nmSF/PLLA）。

圖1 mmPLLA、nmPLLA和nmSF/PLLA紡織品支架的制備和形態(tài)學(xué)觀察

圖2 mmPLLA、nmPLLA和nmSF/PLLA組術(shù)后1個(gè)月、3個(gè)月和6個(gè)月再生組織的組織學(xué)分析

體外實(shí)驗(yàn)表明，與mmPLLA和nmPLLA編織支架相比，具有排列纖維形貌的nmSF/PLLA編織支架顯著促進(jìn)肌腱細(xì)胞的粘附、伸長、增殖和表型維持，并且表現(xiàn)出最強(qiáng)的免疫調(diào)節(jié)功能，能夠有效地調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞向M2表型發(fā)展。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，與其他兩組相比，nmSF/PLLA編織支架顯著促進(jìn)了跟腱再生，并且 nmSF\/PLLA組再生組織具有與天然肌腱相當(dāng)?shù)膬?yōu)異生物力學(xué)性能?？傮w而言，此研究提供了一種具有即用型特征的無生物策略，這為受損肌腱修復(fù)的臨床轉(zhuǎn)化提供了巨大的潛力。

參考文獻(xiàn)：
Cai J, Liu J, Xu J, et al. Constructing high-strength nano-micro fibrous woven scaffolds with native-like anisotropic structure and immunoregulatory function for tendon repair and regeneration[J]. Biofabrication, 2023.