可注射性壳聚糖-氧化羟丙基纤维素/生物活性玻璃水凝胶复合支架用于软骨修复：特性表征与体内外评估

【编辑推荐】本研究创新性开发了含9 wt% 58S-5wt.%CuO生物活性玻璃(BG)纤维的壳聚糖(CH)-氧化羟丙基纤维素(OHPC)动态共价交联水凝胶。该复合支架具有629 Pa的高储能模量(G′)和自修复能力，体外实验显示其显著促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)增殖及软骨分化，大鼠膝关节缺损模型证实其两周内即可实现优越的软骨再生，为软骨组织工程提供了新型解决方案。

　　

Highlight

本研究通过希夫碱(Schiff-Base)反应构建了含9 wt% 58S-5wt.%CuO生物活性玻璃纤维的CH-OHPC/9BG可注射水凝胶。动态机械分析显示其储能模量(G′)达629 Pa，较未增强水凝胶(378.6 Pa)提升66%。该材料展现出自愈特性和pH响应行为，其三维多孔结构(孔隙率>85%)为细胞迁移提供理想微环境。

Materials

实验采用四乙氧基硅烷(TEOS)、硝酸钙(Ca(NO₃)₂·4H₂O)、硝酸铜(Cu(NO₃)₂·3H₂O)等原料，通过静电纺丝制备纤维前驱体溶液(粘度71.98 cp，电导率8.90 mS/cm @26.5°C)。

Characterization

扫描电镜(SEM)显示煅烧后58S-5wt.%CuO纤维平均直径降至0.82 μm，长度分布50-200 μm。XRD证实其非晶态结构，FTIR检测到Si-O-Si特征峰(1040 cm^-1)。离子释放实验显示持续释放Ca²⁺、PO₄^3-和Cu²⁺，第7天累计释放量分别达68 ppm、12 ppm和5.3 ppm。

Conclusion

CH-OHPC/9BG水凝胶通过BG纤维的"双功能作用"——既作为机械增强相又参与离子交联，显著提升支架性能。体外实验证实其促进BMSCs向软骨细胞分化的能力，体内实验显示其能加速Ⅱ型胶原分泌，两周内实现缺损区域80%以上的软骨组织再生。