DOI: 10.1039/C9TB01520E
由于三維電紡纖維結構與人體組織細胞外基質結構相似，且具有超高的比表面積，因此越來越多地被用作組織工程支架。鑒于成功的骨再生需要良好的成骨和血管生成，因此迫切需要生產既有成骨作用又有血管生成作用的支架。本研究采用新型多源多功率靜電紡絲技術，將重組人血管內皮生長因子（rhVEGF）、重組人骨形態發生蛋白-2（rhBMP-2）和生物活性磷酸鈣（Ca-P）納米粒子同時復合制備了三組分纖維支架，實現了伴隨rhVEGF快速釋放的連續生長因子釋放以及穩定的rhBMP-2 釋放。增強的人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）遷移和上調的人骨髓間充質干細胞（hBMSCs）成骨分化和礦化表明，三組分支架在體外具有平衡的成骨血管特性。支架植入小鼠顱骨缺損8周后，在三組分支架中觀察到明顯的新骨再生和新形成的毛細血管，這表明三組分支架可以促進體內成骨，并具有所需的血管化，該研究展現了三組分支架在骨組織再生中的巨大潛力。
圖1三組分支架：（a）支架制備和植入小鼠顱骨缺損的示意圖；（b）三組分支架中纖維成分的TEM和SEM顯微照片，以及（c）三組分支架和對照組（PLGA，V，BC支架）的SEM顯微照片。
圖2體外釋放行為和降解行為：（a）從不同支架釋放的rhVEGF和rhBMP-2的釋放量和（b）釋放百分比；（c）在8周的測試期內，支架減輕的重量；（d）8周降解測試后的支架形態。
圖3三組分支架的血管生成能力：（a）培養3天后，支架上的血管內皮細胞的存活和死亡圖像；（b）培養3天后，血管內皮細胞在支架上的生存力；（c）使用傷口愈合模型進行血管內皮細胞遷移；（d）量化血管內皮細胞遷移；（e）培養7天后支架上血管內皮細胞的SEM顯微照片；（f）血管內皮細胞在支架上的MTT吸收；（g）在Matrigel上用不同的支架培養的血管內皮細胞的體外管形成；（h）培養10 h后由血管內皮細胞形成的網絡中的環和節點的量化。
圖4三組分支架的成骨特性：（a）體外培養3天后，血管內皮細胞在支架上的存活和死亡圖像；（b）體外培養1天后，血管內皮細胞與支架之間形成了長春新堿粘附斑塊；（c）體外培養7天后，血管內皮細胞在支架上的掃描電鏡照片；（d）血管內皮細胞活性的測定；（e）長春新堿濃度的測定；（f）培養7天后細胞融合的量化；（g）血管內皮細胞在支架上的MTT吸收。對于d、e、f和g，n=4，*p<0.05的單因素方差分析顯示出統計學意義和高度顯著性。所有誤差條均表示平均值±標準偏差。
圖5支架上血管內皮細胞的成骨分化：（a）誘導4、7和14天后血管內皮細胞在支架上的ALP染色；（b）支架誘導21天鈣結節的ARS染色；（c）ALP染色的量化；（d）通過測量溶解的ARS染色結節的吸光度來量化細胞礦化；不同時間段血管內皮細胞在支架上的成骨基因表達。（e）Runx2基因表達；（f）ALP基因表達；（g）骨鈣素（OCN）基因表達。對于c、d、e、f和g，n=4，*p<0.05的單因素方差分析顯示出統計學意義和高度顯著性。所有誤差條均表示平均值±標準偏差。
圖6支架中的體內血管化和體內骨組織再生。（a）植入顱骨缺損8周后支架的CD31+熒光圖像；（b）CD31+毛細血管密度定量；（c）新生毛細血管的直徑。
圖7體內骨組織再生：（a）植入支架8周的顱骨缺損的顯微CT圖像；（b）骨體積的量化；（c）新骨體積的量化（d）不同放大倍數下具有新骨形成的骨組織工程支架的組織學分析（NB：新骨；HB：宿主骨；S：支架；紅星：血管/毛細血管；虛線（黑白）在1X和10X顯微照片中代表HB和再生組織之間的邊界）。對于b和c，*p<0.05的單因素方差分析顯示出統計學意義和高度顯著性。所有誤差條均表示平均值±標準偏差。
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