聚己内酯-明胶复合纳米支架负载犬骨髓间充质干细胞修复桡骨节段性缺损的研究

为解决临界尺寸骨缺损修复中移植间充质干细胞(MSCs)存活率低、分化环境不佳等问题，印度兽医研究所等机构研究人员开发了聚己内酯(PCL)-明胶复合纳米支架负载犬骨髓间充质干细胞(cBM-MSCs)体系。通过电纺技术构建仿生骨ECM的纳米纤维支架，证实其可显著促进兔桡骨缺损模型中的骨桥接(p<0.05)，为骨再生提供了兼具机械支撑与生物活性的新型治疗策略。

　　

骨骼作为人体最精密的生物矿化组织，其自我修复能力在面对超过2厘米的临界尺寸缺损时往往力不从心。传统自体骨移植虽被视为"金标准"，但二次手术带来的供区并发症让医患双方都备受困扰；而异体移植又面临免疫排斥和疾病传播的风险。在这个两难境地中，组织工程技术为骨再生带来了曙光——通过模拟天然细胞外基质(ECM)的纳米纤维支架搭载具有多向分化潜能的间充质干细胞(MSCs)，或许能开辟第三条道路。然而现有支架材料在机械强度、生物降解性和细胞相容性等方面仍存在明显短板，就像试图用渔网兜住流水，难以长期维持干细胞的存活与功能。

印度兽医研究所和NIAB的研究团队在《Journal of Drug Delivery Science and Technology》发表的研究中，巧妙地将合成聚合物聚己内酯(PCL)的机械优势与天然明胶的生物活性相结合，通过电纺技术构建出纤维直径228-341纳米、孔径2微米的复合纳米支架。这种仿生设计不仅模拟了骨组织的纳米级ECM结构，其特殊的孔隙网络更为细胞提供了攀附生长的三维舞台。研究人员从犬骨髓中分离出cBM-MSCs，经国际细胞治疗学会(ISCT)标准鉴定后，将其"播种"于精心打造的纳米支架上，最终在兔桡骨缺损模型中验证了这一生物复合材料的修复效能。

研究团队运用扫描电镜(SEM)解析支架形貌，傅里叶变换红外光谱(FT-IR)确认化学组成，并通过系列力学测试评估其性能。在细胞层面，通过表面标志物检测和三系分化实验验证cBM-MSCs特性；动物实验中设立支架+MSCs、单纯支架和空白对照三组，采用X线影像学、组织病理学和SEM多模态评估60天内的骨再生情况。

材料与方法
采用电纺技术制备PCL-明胶复合纳米支架，通过SEM观察其形貌特征，FT-IR分析化学结构。从犬骨髓分离培养cBM-MSCs，通过流式细胞术检测CD44、CD90等表面标志物，并诱导其向成骨、成软骨和成脂方向分化验证多能性。建立兔桡骨临界尺寸缺损模型，分组植入不同处理材料，60天后通过影像学和组织学评估修复效果。

Characterization of isolated canine BM-MSCs
原代培养的cBM-MSCs呈现圆形、五边形和成纤维细胞样混合形态，传代后趋于均一的纺锤形。流式分析显示高表达CD44(98.7%)、CD90(95.2%)等间充质标志物，而造血系标志物CD34仅0.8%。三系分化实验证实这些细胞可形成钙结节(成骨)、蛋白聚糖(成软骨)和脂滴(成脂)，完全符合ISCT标准。

Conclusions
搭载cBM-MSCs的PCL-明胶纳米支架组展现出最显著的骨再生效果，60天时实现完全骨桥接，显著优于单纯支架组(p<0.05)。组织学显示实验组有新骨小梁形成和血管化，SEM证实新生骨组织与支架整合良好。这种仿生支架不仅解决了MSCs移植存活难题，其可控降解特性还避免了二次手术取出。

这项研究的意义在于：首次将犬源MSCs与PCL-明胶纳米支架组合应用于骨缺损修复，证实了跨物种细胞治疗的可行性；提出的"材料-细胞"协同策略克服了传统支架机械性能与生物活性难以兼顾的矛盾；为开发具有临床转化潜力的骨修复材料提供了新思路。正如研究者所言，这种仿生设计犹如为干细胞搭建的"生态温室"，既保护了脆弱的"种子"，又提供了生长所需的"养分与支架"，最终在骨再生的荒原上培育出新的生命绿洲。