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骨缺损修复面临难题，自然骨膜难以满足临床需求。研究人员制备 PCL/CS/WH/E7 仿生膜，发现其能促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）成骨分化和内皮祖细胞（EPCs）血管生成，为骨缺损治疗提供新方案。
在骨科领域，骨缺损是一个令人头疼的大问题。疾病和创伤常常导致骨缺损的出现，然而目前针对骨缺损的最佳治疗方法却一直是个未解之谜。以往的研究大多聚焦于优化骨植入生物材料、支架结构设计以及生长因子递送等方面来促进骨修复，却忽视了骨膜在骨修复过程中的重要作用。骨膜，这层覆盖在大多数骨组织上的致密且高度血管化的结缔组织膜，富含祖细胞（如间充质干细胞或成骨祖细胞），就像一个营养输送站，为骨皮质的生发层提供关键的血液、营养物质和再生细胞，在骨愈合过程中发挥着不可或缺的作用。但在实际临床应用中，天然骨膜的获取十分困难，健康骨膜数量有限，分离过程也困难重重，还可能引发免疫排斥反应，这大大限制了其治疗效果。因此，研发一种能够替代天然骨膜的人工骨膜用于骨缺损修复，成为了科研人员们努力攻克的方向。
华中科技大学同济医学院附属同济医院的研究人员针对这一难题展开了深入研究。他们成功构建了一种聚 -ε- 己内酯 / 壳聚糖 / 白磷钙石复合仿生膜（PCL/CS/WH/E7），并对其促进骨再生和血管生成的能力进行了全面评估。研究结果显示，这种仿生膜表现出色，能有效促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）的成骨分化和内皮祖细胞（EPCs）的血管生成，在骨缺损修复方面展现出巨大的潜力，为骨缺损的临床治疗提供了一种全新且极具前景的策略。该研究成果发表在《Stem Cell Research & Therapy》杂志上。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是静电纺丝技术，通过该技术制备出 PCL/CS/WH 和 PCL/CS/WH/E7 纳米纤维膜。接着利用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等手段对膜的表面形态、化学性质等进行表征。细胞实验方面，采用 LIVE/DEAD 染色和细胞计数试剂盒 - 8（CCK - 8）检测细胞活力和增殖情况；通过茜素红染色、天狼星红染色分别观察矿化结节和胶原蛋白的形成。体内实验则建立了皮下植入模型和临界大小颅骨缺损动物模型，借助 Micro - CT 扫描、组织学染色以及免疫荧光染色等技术评估膜的促血管生成和骨再生能力。
下面来看具体的研究结果：
- 纳米纤维膜的表征：通过静电纺丝技术成功制备出多种纳米纤维膜。SEM 图像显示，PCL 仿生膜表面光滑，WH 纳米颗粒均匀掺杂在纤维内部。FTIR 光谱证实了不同膜中聚合物成分的存在。接触角测试表明，添加 CS 和 E7 肽后，膜的亲水性显著增强。拉伸强度测试发现，PCL/CS/WH 纳米纤维膜的拉伸强度和抗变形能力最强，但耦合 E7 肽后有所下降。
- 离子释放：PCL/CS/WH/E7 膜能够持续释放 Ca2+和 Mg2+离子长达 2 周，在第 10 天达到 80% 的释放量，14 天累计释放量为 87.5 μM，处于生理可接受范围。
- 膜的细胞相容性：多种实验表明，不同膜对 BMSCs 和 EPCs 均具有良好的生物相容性。BMSCs 和 EPCs 在膜表面能够良好地粘附和铺展，活 / 死细胞染色显示各组死细胞数量少，活细胞数量稳步增加。CCK - 8 实验进一步证实，添加 E7 肽可促进 BMSCs 和 EPCs 的增殖。
- 体外血管生成能力：管形成实验和 qRT - PCR 结果表明，PCL/CS/WH 和 PCL/CS/WH/E7 膜在早期诱导形成更多的小血管网络，具有更好的促血管生成特性，且随着 CS、WH 纳米颗粒和 E7 肽的依次添加，血管生成相关基因 Ang - 1 和 VEGF 的表达逐渐上调。
- 细胞迁移能力：Transwell 迁移实验发现，PCL/CS/WH/E7 膜促进 BMSCs 和 EPCs 迁移的效果最佳。qRT - PCR 检测结果显示，该膜能有效刺激 CXCR4 基因表达上调，为骨修复创造良好的微环境。
- 体外诱导成骨分化能力：天狼星红染色、茜素红染色以及相关基因表达检测结果均表明，PCL/CS/WH/E7 膜在体外诱导 BMSCs 成骨分化的能力最强，推测 CS、WH 纳米颗粒和 E7 肽在促进骨再生中具有协同作用。
- 体内成骨和血管生成评估：皮下植入实验和临界大小颅骨缺损模型实验结果显示，PCL/CS/WH/E7 膜在体内促进血管生成和骨再生的能力显著优于其他组。Micro - CT 扫描、组织学染色以及免疫组化染色等结果均证实，该膜能够有效促进新骨形成和血管生成，提高骨缺损的修复效果。
综上所述，研究人员成功构建了具有良好细胞相容性的 PCL/CS/WH/E7 仿生骨膜。该仿生膜能够促进 BMSCs 和 EPCs 向缺损区域迁移，为骨形成创造有利的微环境。基于 PCL 的可降解性以及支架作用，经 E7 肽修饰的 CS 和 WH 能长期发挥作用，构建高密度血管网络，为骨缺损修复提供优质环境。这一研究成果为骨缺损的临床治疗提供了新的潜在策略，有望改善患者的治疗效果，具有重要的临床应用价值。然而，该研究也存在一定的局限性，例如样本量较小、实验持续时间较短，无法预测长期骨修复效果；材料的降解动力学未深入研究，可能影响临床转化；仅采用了 Micro - CT 和组织学方法，缺乏分子生物学技术对成骨和血管生成机制的验证。未来的研究可以针对这些不足展开，进一步完善该仿生膜在骨缺损修复领域的应用 。
