DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.01.036
大面積骨缺損的治療和修復仍然是臨床治療的主要挑戰。由靜電紡絲技術制備的納米纖維支架因其良好的性能而成為一種通用的骨再生方法。然而，傳統的二維（2D）納米纖維墊通常過于致密，可能會阻礙細胞的浸潤和生長，從而限制了其實際應用。本研究開發了一種三維（3D）聚己內酯納米纖維支架，并通過生物礦化和絲素蛋白涂層對其進行修飾。這種支架具有平行排列的納米纖維表面，模仿了天然骨組織中原纖維的平行結構。此外，還研究了所制備的徑向或橫向互連大通道，以闡明支架結構對骨再生的影響。體外研究表明，該支架可以引導細胞排列，而徑向對齊的支架顯示出更強的促進細胞增殖的能力。體內結果表明，徑向對齊的支架可以引導組織的排列和重塑，并支持骨組織的快速再生。因此，具有徑向互連大通道和定向納米纖維的3D礦化聚己內酯納米纖維支架有望用于組織工程，包括骨缺損、軟骨或其他復合組織的修復。
圖1.（A）示意圖顯示了制備3D徑向對齊納米纖維支架的過程。（B）在大鼠顱骨缺損模型上研究骨再生支架的應用。
圖2.徑向和橫向對齊支架的形態觀察。（A，B）徑向和側向對齊支架的俯視圖和側視圖。（C）徑向和垂直對齊支架形狀不同。（D）徑向對齊支架的頂部和側面SEM圖像。（E）橫向對齊支架的頂部和側面SEM圖像。雙箭頭指示納米纖維排列。
圖3.組成和結構的表征。（A）PCL、m-PCL和s-m-PCL的SEM圖像和EDS光譜。（B）s-m-PCL的EDS映射分析。（C）PCL、m-PCL和s-m-PCL的FTIR光譜。（D）PCL、m-PCL和s-m-PCL的XRD圖譜。（E）PCL、m-PCL和s-m-PCL的水接觸角圖像。（F）PCL、m-PCL和s-m-PCL的壓縮應力-應變曲線。
圖4.BMSCs在RASs和LASs上增殖。（A，B）顯示RASs和LASs的示意圖。（C）接種1、3和5天后，RASs和LASs上BMSCs的分布和形態。（D）用PCL、m-PCL和s-m-PCL的提取物培養1、3和5天后，通過CCK-8測定法評估BMSC的增殖。（E）接種1、3和5天后BMSC增殖的定量分析。數據表示為平均值±SD（n=3）。（*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001；ns，無顯著性）。
圖5.利用臨界尺寸缺損對RASs和LASs進行體內評估。（A，C）第4周和第12周缺損區域的三維重建和（B，D）冠狀截面分析（黑色圓圈：缺損區域）。對照組、RASs組和LASs組再生骨中（E）BV/TV和（F）BS值的定量分析。數據表示為平均值±SD（n=3）。（*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001；ns，無顯著性）。
圖6.植入4周和12周后支架的組織學分析。（A）三組的H&E染色，（B）Masson三色染色，以及高倍率圖像。NB表示新生骨（NB）。紅色箭頭代表新生血管。
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