基于聚己内酯-聚苯胺/氧化石墨烯@柚皮素二氧化硅纳米粒的仿生导电支架增强骨组织再生研究

《Journal of Drug Delivery Science and Technology》：Fabrication and characterization of a biomimetic conductive scaffold based on polycaprolactone-polyaniline/graphene oxide@naringenin silica nanoparticles to achieve enhanced bone tissue regeneration

本文创新性地构建了集成PCL-PANI/GO@NAR-SiO2的三维导电纳米复合支架，通过冻干技术实现多组分协同增效。该支架兼具优异导电性（PANI/GO）、力学性能（14.14±3.45 MPa Young's modulus）及控释能力（NAR释放93±2.34%），显著促进成骨细胞增殖（84.6±4.28%存活率）、血管生成和骨缺损修复，为骨质疏松等骨疾病治疗提供新型材料解决方案。

　　

Highlight

骨组织拥有独特的自我修复机制，能够恢复其原始结构和强度而不会形成成纤维细胞瘢痕（这种瘢痕常见于软组织修复中）（14）。然而，临界尺寸骨缺损（临床定义为长度超过1-2厘米且骨周长损失超过50%的缺损）可能导致骨折不愈合和活动能力下降（42）。此外，当受伤者患有其他疾病如骨质疏松症或2型糖尿病时，愈合过程会进一步受损。因此，开发能够有效促进骨再生的新型生物材料至关重要。

结论

本研究通过冻干法集成PCL、PEG、PANI、HA和GO@NAR-SiO₂ NPs，成功开发了具有骨诱导性、生物相容性和生物活性的3D支架。理化表征表明，添加PANI增强了支架的孔隙率和导电性，而GO进一步改善了电学性能和机械强度。HA的加入促进了溶胀性、重量损失、孔隙率和抗压强度，而PANI和GO的组合则优化了蛋白质吸附、血液相容性和细胞相容性。体外药物释放研究显示，GO包覆的NAR-SiO₂ NPs实现了持续释放。动物实验证实，该复合材料在第4周和第8周均显著促进骨再生，表现为板层组织形成、成纤维细胞主导、成骨细胞增殖和血管生成，且无心脏事件、栓塞或炎症等并发症。这些发现表明，负载NAR的PANI/GO导电支架是骨折修复中极具潜力的候选材料。