基于鞣花酸接枝羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯涂层的纳米纤维膜：免疫调控型骨膜再生新材料

针对骨组织工程中羧甲基壳聚糖（CMCS）生物活性不足和机械强度有限的问题，研究人员通过将鞣花酸（EA）共价接枝至CMCS，结合聚己内酯（PCL）静电纺丝及氧化石墨烯（GO）涂层技术，开发出具有光热响应特性的PCL/EA-CMCS@EA-CMCS/GO复合纳米纤维膜。该材料通过程序化释放EA-CMCS，显著提升抗氧化、生物矿化能力，并调控巨噬细胞极化（M1/M2表型转换），促进MC3T3-E1成骨细胞分化，为骨缺损修复提供了一种兼具免疫调节与骨诱导功能的新型仿生骨膜替代方案。

　　

骨缺损修复一直是骨科领域的重大挑战，传统骨组织工程（BTE）策略多聚焦于三维骨支架构建，却忽视了二维骨膜的关键作用。研究表明，骨膜剥离会显著增加骨愈合失败风险，而保留或移植骨膜可加速骨再生。然而，现有仿生骨膜材料普遍面临两大瓶颈：一是羧甲基壳聚糖（CMCS）虽具成骨活性，但其生物活性和机械性能不足；二是鞣花酸（EA）等天然多酚虽能调控免疫微环境，却因疏水性导致生物利用度低下。如何通过材料创新同步解决上述问题，成为突破骨膜再生技术的关键。

针对这一需求，湖南的研究团队在《Carbohydrate Polymers》发表了一项创新研究。他们通过将EA共价接枝至CMCS分子（EA-CMCS），结合聚己内酯（PCL）静电纺丝和氧化石墨烯（GO）涂层技术，构建了具有光热响应功能的PCL/EA-CMCS@EA-CMCS/GO纳米纤维膜。研究采用化学偶联法合成EA-CMCS，通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁共振氢谱（¹H NMR）验证结构；利用静电纺丝制备PCL/EA-CMCS混合纤维，再通过浸涂法加载EA-CMCS/GO涂层；最后通过体外实验评估材料的光热性能、药物释放动力学及生物学效应。

EA-CMCS的合成与表征
通过GPC（凝胶渗透色谱）分析显示，EA-CMCS的分子量分布（PDI=1.28）较CMCS（PDI=1.384）更均一。FTIR谱中1720 cm^-1处新出现的酯基峰及¹H NMR中δ=6.5-7.5 ppm的芳香质子信号，证实EA成功接枝。紫外可见光谱（UV-vis）进一步显示EA-CMCS在365 nm处特征吸收增强，表明其抗氧化活性提升。

纳米纤维膜的力学与光热性能
PCL的引入使纤维膜断裂强度从纯CMCS的2.3 MPa提升至8.7 MPa。GO涂层的加入赋予材料优异的光热转换效率——在808 nm近红外光（NIR）照射下，10分钟内升温至48°C，且可循环使用5次以上。这种光热效应驱动EA-CMCS的程序化释放：涂层部分在NIR触发下快速释放（24小时累积释放量达68%），而纤维内部药物则缓慢释放（7天累计释放42%），实现时空可控的药物递送。

生物学功能验证
该材料展现出三重协同效应：

1. 免疫调控：通过下调TNF-α（降低62%）和IL-6（降低55%），同时上调IL-10（增加3.2倍），促使巨噬细胞向促修复的M2表型极化（CD206⁺细胞占比达74%）。
2. 成骨诱导：在模拟体液中7天即可形成羟基磷灰石沉积；MC3T3-E1细胞的ALP活性（提高2.1倍）和Runx2表达量（提高3.8倍）显著增强。
3. 抗氧化保护：DPPH自由基清除率高达89%，有效中和骨修复过程中的活性氧（ROS）。

结论与展望
该研究通过分子设计-材料构建-功能验证的全链条创新，首次实现CMCS生物活性与机械性能的双重提升，并开创性地将光热控释技术应用于骨膜再生领域。PCL/EA-CMCS@EA-CMCS/GO膜通过“涂层-纤维”双级释放系统，动态调节免疫微环境，突破传统材料静态作用的局限。这种仿生策略不仅为骨缺损修复提供新型解决方案，也为其他需免疫调控的组织工程（如软骨、皮肤再生）提供范式参考。未来研究可进一步探索其在大型动物模型中的长效安全性及临床转化潜力。