可注射复合微球/水凝胶膜通过PDGF-BB缓释与纤维连接蛋白协同促进跟腱再生并防止粘连

本研究针对跟腱损伤修复中内源性愈合不足与外源性粘连的临床难题，创新性地开发了由PDGF-BB/纤维连接蛋白(Fn)修饰的甲基丙烯酰化明胶(GelMA)微球与透明质酸甲基丙烯酸酯(HAMA)水凝胶膜组成的复合系统。通过微流控技术构建的载药微球实现生长因子缓释，促进肌腱干细胞(TDSCs)迁移和分化；同时HAMA膜有效抑制纤维增生。动物实验证实该体系显著提升修复肌腱的力学性能(极限载荷提高约40%)，胶原I/III比例优化至3.2:1，为临床跟腱再生提供了兼具促修复与抗粘连功能的双效解决方案。

　　

肌腱损伤是运动系统常见疾病，全球患者超过3000万，每年造成1400亿美元医疗负担。跟腱断裂后，其低细胞密度和贫血管特性导致自我修复能力有限，传统缝合手术常面临两大困境：一是修复组织力学强度不足，临床再断裂率高达30%；二是外源性愈合过程中成纤维细胞过度增殖引发粘连，导致关节活动受限。更棘手的是，促修复生长因子如血小板衍生生长因子(PDGF-BB)的爆发式释放会产生毒性，而单纯抑制粘连又可能阻碍内源性愈合。如何平衡这两种相互制约的修复机制，成为肌腱再生医学领域的重大挑战。

北京大学医学部的研究团队在《Materials Today Bio》发表的研究中，创新性地将药物递送系统与物理屏障相结合，开发出"内外兼修"的复合治疗策略。该团队通过微流控技术制备直径80μm的GelMA微球，利用纤维连接蛋白(Fn)的肝素结合域(12FnIII-13FnIII-14FnIII片段)固定PDGF-BB，使载药效率达97.59%，缓释周期延长3倍。同时采用光交联HAMA水凝胶构建抗粘连屏障，其80μm的多孔结构既能阻隔成纤维细胞浸润，又允许营养物质渗透。在SD大鼠跟腱断裂模型中，联合治疗组4周后展现出接近正常肌腱的力学性能，胶原I占比提升至76%，显著优于单纯缝合组。

研究团队运用三项关键技术：首先通过微流控乳化结合紫外光交联制备单分散GelMA微球；其次采用免疫荧光染色和ELISA定量分析Fn修饰效率及PDGF-BB释放动力学；最后建立大鼠跟腱断裂模型进行多模态评估，包括步态分析、热板痛觉测试和万能力学试验机检测。所有动物实验均通过北京大学医学部实验动物伦理委员会审批。

【功能化微球增强肌腱愈合】部分揭示：Fn修饰使微球表面形成致密蛋白层，PDGF-BB的缓释曲线符合Higuchi模型。划痕实验显示PDGF&Fn-GelMA组细胞迁移率达80.76%，较未修饰组提高35%。更关键的是，这些微球能特异性募集肌腱干细胞(TDSCs)，并通过上调肌腱标志物Scleraxis(SCX)和Tenomodulin(TNMD)表达促进腱系分化，免疫荧光显示SCX阳性信号呈核周点状分布，TNMD则沿细胞膜线性排列。

【HAMA水凝胶膜的防粘连特性】部分证实：2.5%固含量的HAMA水凝胶具有优异的注射性和生物相容性，皮下植入28天内逐渐降解。与含RGD粘附位点的GelMA相比，HAMA引发的纤维包膜厚度减少62%(p<0.001)，这种"抗粘附"特性源于其缺乏细胞识别位点。在共培养实验中，HAMA表面细胞粘附数仅为GelMA的17%，F-actin荧光强度降低8.3倍。

【体内治疗效果评估】部分显示：复合治疗组(S/HA/HMs)展现出三方面优势：(1)功能恢复方面，步态分析显示患肢着地压力恢复至正常组92%，步长增加40%；(2)力学性能方面，极限载荷达32.7±4.2N，显著高于缝合组(18.3±3.1N)；(3)组织学显示胶原纤维排列有序，Bonar评分较对照组降低3.5分。特别值得注意的是，Masson染色显示S/HA/HMs组胶原I/III比例达3.2:1，而单纯缝合组仅为1.8:1，这种胶原组成的优化是力学性能提升的结构基础。

这项研究突破了传统肌腱修复材料"顾此失彼"的局限，通过时空耦合的递送策略实现双重调控：内层微球持续释放PDGF-BB激活PI3K-Akt通路促进腱系分化，外层HAMA膜通过物理阻隔和润滑作用抑制TGF-β介导的纤维化。这种设计巧妙地模拟了天然肌腱鞘管的双室结构——内部为腱细胞增殖提供微环境，外部维持滑动界面。相比文献报道的层状支架或纯生物纳米颗粒，该复合系统兼具精准定位、力学支持和可控降解优势。未来研究可进一步探索微球尺寸效应对细胞募集的调控规律，以及通过表面拓扑结构优化胶原纤维取向。这项成果为临床肌腱修复提供了可注射、免缝合的新型治疗范式，尤其适用于关节周围复杂解剖部位的微创修复。