本研究探索了金屬-酚醛網絡（MPNs）作為下一代多功能免疫調節生物復合材料的新型填料的潛在應用。分別選擇單寧酸（TA）和Mg2+作為模型酚配體和金屬離子，用于組裝MPN顆粒，然后通過共混靜電紡絲制備TA-Mg/聚己內酯（PCL）復合納米纖維支架。對所得復合支架的測量證實了TA基序和PCL鏈之間的強氫鍵相互作用以及MPN顆粒在整個基材中的良好分散性。由于MPN復合物的pH響應性分解動力學，TA和Mg2+均表現出pH響應性緩釋行為，從而引發顯著的生物學效應。具體而言，TA和Mg2+協同產生了一個有利于成骨的抗炎微環境，而Mg2+直接刺激了干細胞的成骨分化。因此，當用作屏障膜以引導骨組織再生時，該復合膜可顯著增強體內成骨性能。這種填料的一個獨特優勢在于它結合了金屬離子和酚配體的功能。通過選擇不同的酚配體和金屬離子，可以很容易地獲得一系列具有獨特功能的新型MPN基填料，這表明該體系在下一代多功能生物復合材料中具有廣闊的應用前景。
圖1.（a）含不同酚配體和金屬離子的MPN顆粒的制備過程示意圖。（b）MPN修飾納米纖維膜的潛在應用說明。（c）TA-Mg5、TA-Mg10和TA-Mg25 MPN顆粒的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。（d）由DLS分析獲取TA-Mgn MPN的粒徑分布。（e）TA-Mg25樣品經EDS映射后的圖像。（f）由EDS映射檢測TA-Mgn顆粒的化學成分。（g）TA-Mgn顆粒的X射線光電子能譜（XPS）。（h）TA-Mgn顆粒的傅里葉變換紅外光譜（FTIR）。（i）pH值調整為7前后TA-Mg2+（1:25）溶液的數碼照片。
圖2.（a）EDS映射圖像中出現的純PCL納米纖維和TA-Mgn/PCL納米纖維的SEM圖像；紅點代表元素鎂。（b）圖像顯示純PCL膜和MPN修飾膜的水接觸角。（c）TA-Mg25/PCL的XPS光譜。（d）純PCL和MPN修飾膜的代表性單軸拉伸應力-應變曲線。（e）由單軸拉伸試驗獲得的彈性模量。（f）由單軸拉伸試驗獲得的純PCL膜和MPN修飾膜的斷裂應力。每個誤差條表示三個獨立測量的標準偏差。
圖3.（a）TA-Mgn顆粒分離示意圖。（b）在7.4、5.0和3.0不同pH值的生理鹽水中TA-Mg25/PCL膜釋放Mg2+的曲線。（c）評估TA-Mgn/PCL膜的PTIO·-和ABTS+-清除能力。（d）5分鐘時間間隔內TA-Mgn/PCL膜的DPPH·-清除能力。（e）不同pH條件下TA-Mg25/PCL膜和（f）浸出液在30天內的DPPH·-捕獲能力。（g）巨噬細胞中ROS檢測的機制說明。（h）通過DCFH2-DA熒光強度的流式細胞術分析測定RAW264.7細胞中的ROS水平。（i）免疫熒光圖像反映了LPS刺激巨噬細胞中的ROS水平。（g）指示ROS表達的定量熒光強度。每個誤差條表示三個獨立測量的標準偏差。
圖4.（a）通過SEM觀察rBMSCs在膜上的粘附及其12和24h時的形態。（b）附著在不同樣品上的rBMSCs的縱橫比。（c）使用qRT-PCR獲得與膜共培養7天后成骨基因表達的定量分析。（d）通過CCK-8測定獲得樣品表面上rBMSCs的增殖。（e）通過免疫熒光染色和（f）定量分析測定共培養7天后ALP的表達。（g）與PCL和TA-Mg25/PCL膜共培養5天和10天的BMSCs的ALP染色。
圖5.（a）示意圖和（b）數碼照片顯示將膜皮下植入到大鼠體內。（c）通過qRT-PCR檢測巨噬細胞中與炎癥相關的基因表達。（d）通過流式細胞術分析巨噬細胞表面標志物（CD206和iNOS）的代表性點圖像。（e）巨噬細胞表面標志物的免疫熒光染色以分析其極化程度。（f）免疫熒光染色，（g）膜植入4天后皮膚組織切片的IHC分析以及（h）膜植入4天和14天后的H&E染色。
圖6.（a）示意圖顯示在兔顱骨缺損處植入膜。（b）共培養5天和10天后，對暴露于條件培養基（CM）的rBMSCs的ALP活性進行評估。（c）體外成骨相關基因表達的qRT-PCR分析。（d）與CM孵育7天后rBMSCs中ALP的免疫熒光染色。（e）膜植入12周后重建顱骨的顯微CT圖像。（f）樣本中新骨量的統計分析。（g）顱骨缺損切片的H&E和（h）Masson三色染色。
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