含去细胞化肌腱细胞外基质的编织与非编织PU/ALMA电纺纳米纤维支架促进肌腱再生研究

《BioMedical Engineering OnLine》：Braided electrospun PU/ALMA scaffolds incorporating decellularized tendon ECM and umbilical cord stem cells for tendon tissue engineering in a rabbit model

　　

摘要

背景

由于肌腱自身愈合能力有限，肌腱损伤构成了重大挑战。能够提供机械支撑、促进细胞浸润并引导腱源性分化的仿生支架对于有效的肌腱再生至关重要。本研究旨在制备和评估由聚氨酯（PU）、甲基丙烯酸酯化海藻酸盐（ALMA）和去细胞化肌腱细胞外基质（dECM）组成的编织和未编织电纺纳米纤维支架，以支持人脐带来源间充质干细胞（hUC-MSCs）并用于肌腱修复。

方法

制备取向PU/ALMA纳米纤维，并将其组装为堆叠式（未编织）或编织式支架。在接种hUC-MSCs前后对支架进行机械和生物化学表征。通过MTT（3-(4,5-二甲基硫唑-2-基)-2,5-二苯基四氮唑溴化物）法评估细胞活力和增殖。在PBS（磷酸盐缓冲液）和胶原酶I溶液中评估30天的体外降解情况。将支架植入兔跟腱1厘米缺损处，术后12周通过组织学评估肌腱再生情况。

结果

编织支架表现出更高的极限拉伸载荷（33.31 N）和断裂伸长率（180.75%），而未编织支架则表现出更高的极限拉伸应力（0.801 MPa）和增强的细胞浸润。MTT试验确认所有支架上hUC-MSCs的存活率均得以维持，含有ALMA的支架上增殖率略高。30天体外降解显示，编织支架的重量损失较慢（PBS：17.58%；胶原酶：18.75%），而未编织支架的重量损失较快（PBS：42.11%；胶原酶：68%）。组织学检查显示，编织细胞接种组肌腱再生效果最佳，胶原纤维排列良好，细胞外基质沉积致密。

结论

支架宏观结构对肌腱再生具有关键影响。含有dECM和hUC-MSCs的编织PU/ALMA支架提供了增强的机械支撑、可控降解和优越的组织整合，代表了肌腱组织工程应用的一种有前景的策略。

图形摘要

背景

由于肌腱自身愈合能力有限，肌腱损伤构成了重大挑战。能够提供机械支撑、促进细胞浸润并引导腱源性分化的仿生支架对于有效的肌腱再生至关重要。本研究旨在制备和评估由聚氨酯（PU）、甲基丙烯酸酯化海藻酸盐（ALMA）和去细胞化肌腱细胞外基质（dECM）组成的编织和未编织电纺纳米纤维支架，以支持人脐带来源间充质干细胞（hUC-MSCs）并用于肌腱修复。

方法

制备取向PU/ALMA纳米纤维，并将其组装为堆叠式（未编织）或编织式支架。在接种hUC-MSCs前后对支架进行机械和生物化学表征。通过MTT（3-(4,5-二甲基硫唑-2-基)-2,5-二苯基四氮唑溴化物）法评估细胞活力和增殖。在PBS（磷酸盐缓冲液）和胶原酶I溶液中评估30天的体外降解情况。将支架植入兔跟腱1厘米缺损处，术后12周通过组织学评估肌腱再生情况。

结果

编织支架表现出更高的极限拉伸载荷（33.31 N）和断裂伸长率（180.75%），而未编织支架则表现出更高的极限拉伸应力（0.801 MPa）和增强的细胞浸润。MTT试验确认所有支架上hUC-MSCs的存活率均得以维持，含有ALMA的支架上增殖率略高。30天体外降解显示，编织支架的重量损失较慢（PBS：17.58%；胶原酶：18.75%），而未编织支架的重量损失较快（PBS：42.11%；胶原酶：68%）。组织学检查显示，编织细胞接种组肌腱再生效果最佳，胶原纤维排列良好，细胞外基质沉积致密。

结论

支架宏观结构对肌腱再生具有关键影响。含有dECM和hUC-MSCs的编织PU/ALMA支架提供了增强的机械支撑、可控降解和优越的组织整合，代表了肌腱组织工程应用的一种有前景的策略。

图形摘要