2022年电纺在骨组织支架方面的最新研究及综述汇总

导语：近年来，组织工程（TE）已成为修复骨缺陷的一种替代方法，如何制备适合需要的、高性能、多功能的纳米纤维是骨组织工程研究方向。鉴于此，本文梳理了静电纺丝技术在骨组织工程方面的5篇最新研究及综述，供大家了解静电纺丝在关于骨组织工程方面的最新研究。

 

1.静电纺丝骨组织工程用交联剂

▷由于人体结构与细胞外基质（ECM）相似，电纺纳米纤维是一种很有前景的骨组织支架，可支持骨愈合。然而，力学性能不足往往限制了它们在骨组织再生中的潜力。

▷交联剂通过化学方式连接电纺纳米纤维是改善电纺纳米纤维机械、生物和降解性能的一种简单而有效的策略。为了改善初生纳米纤维的力学性能，人们广泛研究了几种交联剂。在本综述中，根据每种交联剂的来源，对最常用的交联剂进行了研究。合成交联剂和天然交联剂一直在电纺骨支架中使用。

▷通过使用多种交联剂或采用不同的交联类别探索组合方法。用合适的试剂选择和优化交联方案可能是在BTE中创建合适的电纺支架的关键步骤。

DOI:doi.org/10.3390/ijms23105444

 

2.用于骨组织工程的电纺多孔聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)/卵磷脂支架

 

▷骨组织工程已成为骨重建和骨缺损修复的一种有前途的修复策略。为骨缺损建立具有优异多孔微结构的合适支架由此促进骨修复是具有挑战性的。

▷在本研究中，静电纺丝作为一种简单有效的技术被用来制备一种多孔的聚(3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P34HB)支架，该支架被卵磷脂包覆。对电纺P34HB/lec支架的形貌、相组成和物理性能进行了表征。同时，研究了骨髓间充质干细胞的细胞行为，包括增殖、粘附、迁移、成骨分化和相关基因表达。

▷最后，使用大鼠皮下植入模型和颅骨缺损模型分别评价这些支架的生物相容性和骨修复效果。体外结果表明，这些电纺纤维相互交织形成多孔P34HB/lec支架，卵磷脂的加入改善了纯P34HB支架的亲水性，提高了细胞迁移的效率，并降低了炎症反应。体内实验结果表明，P34HB/lec支架具有良好的生物相容性，能改善血管化，促进骨再生。

▷这些实验结果表明，P34HB支架的纳米纤维与卵磷脂结合可在促进骨缺损的成骨和再生方面发挥协同作用；因此，含卵磷脂的P34HB支架在骨组织工程中显示出巨大的应用潜力。

DOI:doi.org/10.1039/d2ra01398c

 

3.用于骨组织工程的3D打印/聚酰胺膦酸双氢氧化物复合电纺支架的制备与评估 

▷本研究提出了一种新型三维结构支架的制备和表征方法，该支架由帕米膦酸盐（PAM）负载的层状双氢氧化物（LDH）/聚己内酯（PCL）电纺纳米纤维与微股PCL三维打印网格相结合。采用共沉淀法合成了PAM-LDH，通过XRD和FTIR分析证实了PAM与LDH的插层作用。

▷采用静电纺丝法制备了PCL和PAM-LDH/PCL纳米纤维毡。通过将纳米纤维垫粘合在3D打印的微股网格之间，获得支架的最终结构。FESEM图像显示，纳米纤维垫完全覆盖了3D打印网格的孔隙，而纤维的形态保持不变。BET分析用于计算支架的平均孔径、总孔体积和表面积。PAM的体外释放监测主要分为两个阶段；早期控制水渗透，降解控制释放期长达28天。通过培养MG-63细胞系来评估支架的生物相容性。含有PAM-LDH纳米纤维毡的支架高度支持细胞粘附，并改善碱性磷酸酶活性，这是骨传导性的一个指标。

▷综上所述，这些新型的三维结构支架具有作为骨组织工程支架的潜在应用前景。

DOI:doi.org/10.1016/j.clay.2022.106538

 

4.电纺骨组织工程中的骨矿化 

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▷在骨折（包括骨质疏松性骨折）的治疗中，对骨替代物的需求不断增加，使得骨组织工程（BTE）成为解决骨移植物持续短缺的理想策略。为了模拟骨矿物质沉积到骨基质上的天然骨矿化作用，采用了一种简单但有效的模拟体液（SBF）后处理方法，从而提高了这些合成骨移植物的成骨潜力。基于骨矿化在骨再生中的重要性，还对生物矿化电纺骨支架进行了综述。本文综述了SBF治疗在电纺骨支架上赋予天然骨ECM结构双相特征的潜力。

▷为了在BTE中创建功能增强的电纺支架

最常见的方法是矿化电纺支架，通过模拟天然骨ECM微环境来增强成骨潜能，从而实现成功的骨移植和修复。令人难以置信的是，模拟体液（SBF）是将羟基磷灰石（HA）和基于磷灰石的无机团簇诱导到电纺支架表面的一种强大而简单的配方。这些无机溶液使我们能够创建功能性电纺骨支架，该支架能够通过合成移植物与负责骨再生的内性或外源性细胞之间的动态相互作用诱导骨再生。

▷本研究旨在概述电纺骨支架中使用的众多静电纺丝技术，并描述SBF开发的科学。最后，探讨了生物矿化电纺支架的实例，以了解并拓展仿生支架在BTE中的潜力。

DOI:doi.org/10.3390/polym14102123

 

5.纳米级明胶静电纺和冻干骨组织工程支架的研究进展 

▷重建受损人体骨组织的正常功能是骨组织工程（BTE）的主要目标之一。装配式脚手架大多被视为人工支架作为新骨组织再生的支架和材料，必须与骨的天然细胞外基质。用于开发脚手架的材料应为可生物降解、无毒、生物相容。

▷明胶是可与其他聚合物或复合材料混合以改善其性能的潜在候选者骨移植的物理化学、力学和生物学性能。生产脚手架通过静电纺丝、自组装、冷冻干燥、相分离、纤维绘图、模板合成等。其中，冷冻干燥和电纺支架在微纳米范围内提供了一种独特的结构，具有所需的孔隙率和孔互连性对生物小分子选择性运动的影响及其作用作为一种与天然骨细胞外基质非常相似的合适基质。

▷本综述重点介绍了使用冻干和静电纺丝技术制造的骨支架形式的明胶基聚合物及其复合材料的特性和功能化及其在 BTE 中的应用。

DOI: doi.org/10.1080/09205063.2022.2068943