纳米纤维微结构对免疫因子分泌的调控

《Acta Biomaterialia》：Regulation of Immune Factor Secretion by Nanofiber Microstructures

本研究通过制备不同取向的纳米纤维，探究其调控免疫细胞分泌平衡的作用机制。发现高度取向纳米纤维可显著增强抗炎因子（TGF-β1、IL-10）分泌，抑制促炎因子（TNF-α、IL-6）释放，通过调节整合素α10β1/PI3K/AKT信号通路优化伤口免疫微环境，促进血管生成和再生。为可编程免疫调控材料设计提供新策略。

　　
该研究聚焦于纳米纤维微结构对免疫细胞分泌功能的影响机制，揭示了材料表面排列特征与炎症调控之间的潜在关联。在体外实验中，研究者通过电纺工艺制备了不同取向的聚乳酸（PLLA）纳米纤维，发现高度定向排列的纤维能显著增强免疫细胞分泌TGF-β1和IL-10等抗炎因子，同时抑制TNF-α和IL-6等促炎因子释放。这种调控效应与细胞黏附受体整合素α10β1的激活密切相关，后者通过PI3K/AKT信号通路触发细胞骨架重组和分泌模式改变。实验进一步证实，定向排列的纳米纤维在体内伤口模型中能有效优化局部免疫微环境，促进血管新生和肉芽组织再生，其作用机制涉及纤维对免疫细胞迁移和分化的定向引导。

研究突破传统治疗思路，不再依赖外部补充免疫因子，而是通过调控细胞微环境实现内源性免疫调节。创新性地将材料科学中的纤维排列技术与免疫学中的细胞分泌调控相结合，揭示了机械信号通过整合素受体介导的分子通路影响免疫细胞功能的新机制。这种结构-功能关联的研究范式为开发智能型生物材料提供了理论支撑，特别是在慢性炎症和糖尿病足等难愈性伤口治疗领域展现出显著应用潜力。

实验方法上采用多维度验证体系：体外通过CCK-8实验评估细胞活性，荧光标记结合流式细胞术分析细胞表型变化，实时定量PCR检测特定免疫因子的mRNA表达水平。体内实验则采用小鼠全层皮肤缺损模型，通过组织学染色和免疫组化技术观察纤维植入后的再生进程。特别值得注意的是，研究首次系统揭示了纳米纤维取向梯度与免疫微环境动态平衡之间的剂量效应关系，发现纤维排列度与抗炎因子分泌效率呈显著正相关，且这种效应具有时间依赖性，持续作用达28天以上。

临床转化方面，研究提出了"结构导向型免疫调控"的新概念。通过控制电纺参数（如接收鼓转速、溶液浓度、电场强度）可精准调控纳米纤维的取向、孔径和表面拓扑结构，进而实现免疫微环境的靶向调控。这种可设计性材料突破了传统生物材料的固定功能限制，为个性化医疗提供了新的技术路径。例如针对慢性炎症患者，可通过调整纳米纤维的排列密度和方向，定制具有最佳免疫调节特性的敷料材料。

在科学价值层面，该研究不仅完善了材料-细胞互作的理论框架，更构建了"结构特征-信号通路-功能效应"的完整证据链。特别是整合素α10β1作为新型机械传感器在免疫调节中的关键作用，为后续研究提供了重要分子靶点。此外，发现纳米纤维可诱导免疫细胞分泌模式从M1型巨噬细胞向M2型转化，这一发现与当前组织修复领域的热点研究方向高度契合。

未来发展方向上，研究团队计划拓展至其他材料体系（如胶原蛋白纳米纤维）和复杂组织环境（如神经再生界面），同时探索三维纳米纤维支架对细胞极性分化和空间重构的影响。在工程应用层面，正开发具有可控降解特性的智能敷料，其机械强度可随伤口愈合进程动态调整，实现"自供能-自调控-自修复"的多功能一体化设计。这些创新延伸将推动材料科学与免疫治疗的深度融合，为开发下一代生物医用材料奠定基础。