具有天然各向异性结构和免疫调节功能的高强度纳米微纤维编织支架

供稿人：仝帅康、高琳
供稿单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室
来源：中国机械工程学会增材制造技术（3D打印）分会

肌腱是肌肉骨骼系统中提供正常关节功能的重要结缔组织，全球每年进行3000多万次肌腱相关手术，相关医疗支出超过1400亿欧元。目前，已选择自体移植物、同种移植物或异种移植物进行损伤肌腱的外科重建，但是仍然会存在供区发病率、过敏反应、潜在的疾病传播和感染等一些不可避免的缺点。虽然由静电纺丝组织工程肌腱支架的设计和开发能够更好地仿生自然肌腱组织的大小、结构，诱导和加速受损肌腱组织再生。然而，其仍存在一些主要缺点，如物理结构不可控、生化成分不合适和机械性能较差，限制了静电纺丝的实际应用。

为了解决以上问题，上海交通大学医学院联合青岛大学等人研制出一种新型的高强度纳米微纤维编织支架，该支架具有天然的各向异性结构和免疫调节功能，可用于肌腱组织工程应用。用纯聚L-乳酸（PLLA）或丝素蛋白（SF）/PLLA共混物制备了静电纺丝纳米纤维纱线，然后使用PLLA或SF/PLLA纳米纤维纱线作为纬纱，与商业PLLA微纤维纱线作为经纱交织，以产生两种新型的具有平面编织结构的纳米纤维支架（nmPLLA和nmSF/PLLA）。

图1 mmPLLA、nmPLLA和nmSF/PLLA纺织品支架的制备和形态学观察

图2 mmPLLA、nmPLLA和nmSF/PLLA组术后1个月、3个月和6个月再生组织的组织学分析

体外实验表明，与mmPLLA和nmPLLA编织支架相比，具有排列纤维形貌的nmSF/PLLA编织支架显著促进肌腱细胞的粘附、伸长、增殖和表型维持，并且表现出最强的免疫调节功能，能够有效地调节巨噬细胞向M2表型发展。体内实验显示，与其他两组相比，nmSF/PLLA编织支架显著促进了跟腱再生，并且 nmSF\/PLLA组再生组织具有与天然肌腱相当的优异生物力学性能。总体而言，此研究提供了一种具有即用型特征的无生物策略，这为受损肌腱修复的临床转化提供了巨大的潜力。

参考文献：
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.