MXene负载电纺取向PCL纤维膜诱导牙周组织再生的研究及其成骨分化机制探索

本研究创新构建MXene负载正交取向三层PCL纤维膜（MXene@APCL），通过表面拓扑结构与生物电学特性协同调控牙囊干细胞（DFSCs）定向增殖与成骨分化，为功能性引导性组织再生膜（GTRM）设计提供新策略。其力学强度（4.06±0.25 MPa）、接触角降低（82.05°）及表面电位（-54.0±0.9 mV）显著增强屏障功能与成骨诱导活性。

　　

材料

聚己内酯（PCL, Mn = 80,000）购自Sigma-Aldrich公司，二氯甲烷（DCM）和盐酸（HCl）购自广州化学试剂厂，碳化钛铝（Ti₃AlC₂）和氟化锂（LiF）购自上海麦克林生化科技有限公司。所有化学品纯度均为分析纯或更高级别，实验全程使用去离子水。采购后材料可直接使用。

纤维膜表征

如图1（a）所示，本研究成功构建了表面正交取向的三层纤维膜。首先纺制纵向取向纤维层（图1（b）），随后在其上纺覆无序纤维层（图1（c）），最终纺制横向取向纤维层（图1（d））。该结构设计不仅确保纤维膜表面具备细胞屏蔽功能，同时显著增强力学性能。

结论

本研究成功制备了表面正交取向的三层膜，并通过浸涂法将MXene均匀负载于PCL纤维膜表面，构建出高取向度的MXene@PCL复合纤维膜。电纺取向纤维材料的纵向拉伸强度达3.93±0.27 MPa，显著高于无序纤维的0.64±0.01 MPa。MXene涂层进一步将复合材料拉伸强度提升至4.06±0.25 MPa，接触角降低82.05°，表面电位增至-54.0±0.9 mV。与牙囊干细胞（DFSCs）共培养实验表明，MXene@APCL膜凭借双表面正交纤维模式展现优异细胞屏障性能，SEM和荧光显微镜观察显示DFSCs在取向纤维上呈现定向延伸。ALP活性、qPCR及钙结节分析证实MXene@APCL膜能促进DFSCs成骨分化，该效应可能源于MXene涂层功能基团与仿生电荷电位的协同作用。