MXene量子点双功能3D生物打印支架：抑制肿瘤复发与促进乳房组织再生的创新策略

这篇研究创新性地开发了整合MXene量子点(MQDs)和间充质干细胞的3D生物打印水凝胶支架，通过小鼠乳腺癌模型证实其双重功效：无细胞MQD支架组术后14天完全抑制肿瘤复发，同时通过组织学和免疫染色分析显示优异的组织再生能力。该技术将纳米材料特性（高比表面积、生物相容性）与3D生物打印（SA/Col I生物墨水）结合，为乳腺癌术后治疗提供了免化疗/放疗的替代方案。

　　

3D生物打印支架的双重使命

摘要亮点

乳腺癌术后治疗面临肿瘤复发和组织缺损双重挑战。本研究通过3D生物打印技术构建含MXene量子点(MQDs)和脂肪源性间充质干细胞(ASCs)的复合支架，在小鼠模型中实现零复发率（无细胞MQD组）与高效组织再生，其核心突破在于：

• 材料创新：采用8%海藻酸钠(SA)/3 mg mL^-1胶原I(Col I)生物墨水，整合2 μg mL^-1 MQDs

• 机械性能：压缩测试显示0.1 MPa弹性模量，80%应变后进入塑性变形

• 降解特性：无细胞MQD支架14天湿重保留率65%，显著优于含细胞组

实验设计精要

细胞制备：

• 从BALB/c小鼠腹股沟脂肪分离ASCs，流式证实Sca-1⁺CD45^-纯度>98%

• 成脂/成骨分化实验验证多向分化潜能（油红O染色钙结节阳性率）

支架构建：

• 生物打印机参数：37°C打印温度，2.0 bar压力，0.20 mm针头

• 四组对比设计：单纯支架、含ASCs支架、含ASCs+MQDs支架、纯MQDs支架

动物模型：

• 4T1乳腺癌细胞原位接种，7天后切除肿瘤（平均体积120 mm³）

• 术后即刻植入支架，14天观察期

关键发现

肿瘤抑制：

• 无细胞MQD组复发率0%，显著低于对照组(66.6%)和纯细胞组(33%)

• CD117（c-Kit）免疫荧光显示：MQD组表达量最低（*P<0.05），提示干细胞标志物抑制

再生效能：

• H&E染色显示无细胞MQD组肉芽组织形成速度比对照组快48小时

• TGF-β表达动态：第7天达峰（较对照组高3.2倍），第14天回落，符合正常愈合曲线

机制探讨：

• MQDs通过尺寸效应（10 nm）增强局部抗氧化活性

• ASCs旁分泌作用促进血管生成，但单独使用无法完全抑制复发

临床转化价值

该研究突破传统"先抗癌后修复"的治疗范式，其创新点在于：

1. 时序控制：MQDs早期抑制残留肿瘤细胞，后期降解为组织再生腾出空间

2. 经济性：单次手术实现双重疗效，降低二次治疗成本

3. 安全性：无全身毒性报告，局部钙离子交联可控

未来方向

作者建议后续研究应关注：

• 大型动物长期（>6个月）安全性评估

• MQDs剂量梯度优化（当前2 μg mL^-1为经验性选择）

• 与免疫检查点抑制剂的协同效应探索

这项研究为《自然·生物医学工程》等顶级期刊提供了潜在投稿方向，其跨学科特性（纳米材料+再生医学+肿瘤学）尤其符合当前转化医学发展趋势。