DOI:10.1021/acsbiomaterials.0c00201
肌腱損傷是一種很常見的疾病,手術治療可能會導致嚴重的臨床并發癥。經常性的粘連導致受損肌腱正常滑動機制的破壞、痛苦的運動以及將來再次斷裂的機率增加,這是最常見的術后并發癥之一。為了減輕術后肌腱與鞘的粘連,許多研究都致力于開發使用電紡納米纖維支架的修復方法。這樣的方法主要利用納米纖維膜(NFMs)作為物理屏障來防止或盡量減少修復的肌腱對其周圍鞘的粘附。此外,這些納米纖維還可以局部遞送抗粘連劑和抗炎劑,以降低肌腱粘連的風險。本文回顧了納米纖維膜的設計、制備和表征方面的最新進展,這些膜可作為:(i)仿生腱鞘和(ii)物理屏障。本文還討論了膜的各種特性,為進一步開發適合臨床應用的修復方法提供了新的見解。
圖1.聚合物電紡納米纖維中的不同載藥技術。紅色代表聚合物,藍色代表藥物,黑色箭頭指示藥物釋放方向。
圖2.肌腱的愈合階段,涉及愈合階段的各種細胞群。肌腱在止血過程中具有多種細胞類型,這些細胞類型通過不同的轉錄因子進行分類。肌腱含鞏膜(Scx)+細胞、S100a4+細胞、Scx+S100a4+細胞和Scx+α平滑肌肌動蛋白(aSMA)+細胞。
圖3.(A)在釋放介質中溫育后,從不同PCL-HA纖維中釋放的HA的體外定量。(B)(i)HA/PCL、(ii)高放大倍率下HA/PCL+Ag、(iii)納米纖維的TEM顯微照片(所有比例尺=100 nm,PCL鞘中的Ag納米顆粒均用箭頭表示)和(iv)由紫外線(3h)鞘溶液(比例尺=50 nm)獲得的流延PCL膜的TEM顯微照片;(C)在各種膜的孵育時間內的累積藥物釋放。
圖4.(A)MTS分析結果顯示成纖維細胞在24h后附著于TCPS、PCL、血漿處理的PCL(PT PCL)和PCL-g-CS納米纖維;(B)通過共聚焦顯微鏡在包括(i)TCPS、(ii)PCL和(iii)PCL-g-CS在內的不同納米纖維膜上觀察細胞骨架的排列和成纖維細胞粘著蛋白的表達。使用肌動蛋白細胞骨架和粘著斑蛋白染色進行了分析(p<0.05)。粘著斑蛋白局灶性粘連、肌動蛋白細胞骨架和細胞核分別以綠色、紅色和藍色表示。用箭頭顯示了粘著斑蛋白局灶性粘連的表達。
圖5.使用不同參數在術后3周檢查腹膜粘連。(A)DIP關節屈曲角度;(B)PIP關節屈曲角度;(c)滑行腱的位移和(D)拔出力。(A)對照,(B)PCL-g-CS、(C)PCL-g-HA和(D)PCL/HA芯鞘。(每個組,n=8)。
圖6.(A)多層支架的示意圖,起到防止肌腱粘連的物理屏障的作用。(B)(i)多層支架的橫截面特征、(ii)PELA電紡纖維的表面形態和(iii)載有塞來昔布的PELA電紡纖維的SEM圖像。
圖7.(A)在體內FDP肌腱兔模型中的粘連性總體檢查;(B)HE和(C)Masson染色:(i)未經治療的對照組、(ii)PELA支架和(iii)多層PELA/HA支架。(黑色箭頭表示膜(M)和肌腱(T)之間的周緣粘連)。
圖8.(A,B)對照組、凍干羊膜和納米纖維膜表面的肌腱細胞和成纖維細胞的粘附和增殖。(C)對照組、凍干羊膜和納米纖維膜中TGF-β1、bFGF、VEGF、PDGF、COL1、SMAD2/3、p-SMAD2/3、ERK1/2和P-ERK1/2蛋白的表達水平,在細胞培養的第7天。
圖9.(A)用冷凍誘導程序將bFGF負載到DGNs中以形成顆粒,然后對負載bFGF/DGNs的PLLA進行靜電紡絲以產生能夠持續釋放bFGF和保護bFGF生物學活性的膜的示意圖。(B)電紡bFGF/DGNs-PLLA的SEM(i)和TEM(ii)圖像。
圖10.(A)21天后大鼠跟腱手術模型的總體檢查。(i)對照組接受常規治療;(ii)用PLLA支架治療的組;(iii)用bFGF-PLLA支架治療的組;(iv)用bFGF/DGNs-PLLA支架治療的組(在圖中,T代表肌腱),(B)腹膜粘連的參數研究:(i)粘連的嚴重程度,(ii)手術后21天肌腱愈合質量的組織學定量,(iii)肌腱粘連的組織學評估。
圖11.(A)HBDS/納米纖維支架的示意圖,包括十一層定向電紡PLGA納米纖維和HBDS;(B)HBDS/納米纖維支架的體外顯微照片;纖維的SEM圖像顯示(i)用紅色標記HBDS、(ii)用綠色標記PLGA、(iii)用藍色標記ASC核。(C)PDGF-BB在僅纖維蛋白、纖維蛋白/納米纖維、HBDS/納米纖維和僅HBDS中的釋放動力學。兩組之間的差異在9天內相當可觀(根據多因素方差分析,在9天時p<0.05;n=4-6)