氧化石墨烯/海藻酸钠/丝素蛋白细胞外基质仿生海绵：无细胞无生长因子骨再生新策略

《Carbohydrate Polymers》：Graphene oxide/sodium alginate/silk fibroin extracellular matrix-like sponge for acellular and growth factor-free bone regeneration

本文创新性地开发了一种具有细胞外基质（ECM）样结构的氧化石墨烯（GO）/海藻酸钠（SA）/丝素蛋白（SF）复合海绵，通过简易冷冻干燥技术实现无外源生物信号（细胞/因子）的高效骨修复。该材料展现出优异生物相容性，通过激活TGF-β信号通路显著促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）成骨分化与血管生成耦合，为骨组织工程材料临床转化提供新范式。

　　

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材料

家蚕丝源自中国浙江省。碳酸钠（Na₂CO₃）和溴化锂（LiBr）购自麦克林生化科技有限公司；海藻酸钠（SA）和无水氯化钙（CaCl₂）采购自国药集团化学试剂有限公司。该SA的平均分子量为198.11 kDa，粘度>2000 cP，甘露糖醛酸与古洛糖醛酸（M/G）比例为1:1。透析袋（3.5 kDa）购自源叶生物科技有限公司。

GO的制备与表征

GO作为一种由sp²杂化碳原子构成的二维纳米片，其表面具有-OH、-COOH和=O等官能团，这使其比其他碳纳米材料具备更优异的生物活性。GO拥有出色的力学性能、高比表面积，并能增强天然高分子材料的化学功能性和机械强度。此外，GO通过整合素受体与细胞外基质的相互作用，显著促进成骨分化。

结论

总之，我们通过简单、低成本的制备工艺开发了一种ECM样GO/SA/SF海绵，其作为骨组织工程材料展现出巨大潜力，在体外和体内均表现出优异的生物相容性、可降解性及成骨-成血管协同特性，同时无需外源细胞或成骨诱导因子即可提供自维持的成骨微环境。进一步研究表明，该海绵通过激活经典TGF-β信号通路促进大鼠BMSCs成骨分化。