《Materials Advances》：In vitro evaluation of topographic cues in radially aligned polycaprolactone (PCL) and PCL/gelatin electrospun fibers for guided cell spreading and modulation of inflammatory responses in skin regeneration applicationsOpen Access
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皮肤伤口闭合是一个复杂且多因素参与的过程，需要协调的细胞活动与有效的治疗策略。在本研究中，研究人员制备了一种基于各向异性静电纺纤维的伤口敷料以调控伤口愈合。该伤口敷料包含径向排列的聚(ε-己内酯)（PCL）静电纺纤维和/或PCL/明胶（GEL）。该方法通过径向
皮肤伤口闭合是一个复杂且多因素参与的过程，需要协调的细胞活动与有效的治疗策略。在本研究中，研究人员制备了一种基于各向异性静电纺纤维的伤口敷料以调控伤口愈合。该伤口敷料包含径向排列的聚(ε-己内酯)（PCL）静电纺纤维和/或PCL/明胶（GEL）。该方法通过径向排列纤维和添加GEL分别提供拓扑与趋化信号，从而整合生物物理与生物化学线索，促进有效的皮肤修复。研究人员评估了径向排列静电纺纤维的形态学、溶胀、力学和生物学性能，并与随机条件进行比较。形态学分析显示，所有组别具有相似的纤维直径（411–480 nm）和高孔隙率（>90%），与天然细胞外基质（ECM）相当。径向排列增强了表面亲水性，尤其在PCL/GEL中，这归因于明胶官能团。此外，纤维取向显著影响径向排列网的力学性能。生物学实验表明所有组别均无细胞毒性。然而，与PCL条件相比，径向PCL/GEL显著支持更高的L929成纤维细胞增殖和增加的ECM沉积。抗炎评价显示，无论纤维取向如何，所有样品相对于对照均降低炎症。总体而言，这些结果揭示径向排列PCL/GEL静电纺网能够引导细胞铺展并调控炎症，使其成为下一代先进伤口敷料的有前景候选者。
皮肤全层缺损的再生仍是临床难题。全层伤口因损伤范围较大，缺乏有效组织再生所需的细胞外基质（ECM）和血管网络等关键结构，常伴随持续免疫细胞反应和高水平炎症，进而造成氧化应激、组织重塑受损及瘢痕形成。现有标准治疗仍以皮肤移植联合二级敷料为主，但存在移植失败风险、动物来源和高价格等限制，二级敷料主要防感染和保湿，不能提供细胞组织化所需的结构引导。静电纺（electrospinning，一种利用高压电场制备微/纳米纤维的方法）网因类似天然ECM而成为先进敷料候选，改变纤维取向和材料组成可提供结构支撑、方向引导和生化线索。取向纤维已被报道可促进细胞迁移、肌动蛋白产生、胶原沉积、血管形成及巨噬细胞极化，但径向排列拓扑在皮肤再生中的作用仍研究不足，且已有工作多依赖功能添加剂。径向拓扑线索与生物活性聚合物组成对细胞行为和炎症调控的联合影响尚不清楚。因此，研究人员制备并表征径向排列PCL和PCL/GEL静电纺网，与随机PCL和PCL/GEL对照比较，并首次评价径向排列PCL/GEL对体外免疫反应的影响，旨在整合物理拓扑和生化信号以促进伤口闭合，为先进伤口敷料提供依据。
关键技术方法（不超过250字）：采用环形铜环与金属针收集器制备径向排列和随机取向静电纺网；通过扫描电子显微镜（SEM）、快速傅里叶变换（FFT）及ImageJ方向性分析、厚度/表观密度/孔隙率、傅里叶变换红外光谱-衰减全反射（FTIR-ATR）、接触角、溶胀/溶解、水蒸气渗透性（WVP）和湿态拉伸进行理化表征；依据ISO 10993-5以直接和间接接触评价细胞毒性，采用L929成纤维细胞增殖、SEM与免疫荧光[4′,6-二脒基-2-苯基吲哚（DAPI）、丝状肌动蛋白（F-actin）、纤连蛋白（FN）]分析形态和基质沉积，并以脂多糖（LPS）刺激RAW 264.7巨噬细胞检测一氧化氮（NO）评价抗炎活性。L929成纤维细胞购自ATCC，RAW 264.7购自ATCC-TIB 71；无临床样本队列。
研究结果如下。
3.1 径向排列与随机取向PCL和PCL/GEL纤维的形态学表征：通过SEM观察到所有静电纺网纤维光滑、无珠，直径在411–480 nm，接近天然ECM范围；FFT和ImageJ方向性分析显示径向样品呈各向异性谱和单一主导取向，随机样品谱近各向同性，提示径向结构可提供方向性拓扑线索。
3.2 厚度、表观密度与孔隙率：通过厚度、表观密度和孔隙率测定发现，径向PCL厚度最高（0.108 ± 0.026 mm），与其余条件存在差异；所有样品孔隙率均高于90%，表观密度仅在Ran PCL与Rad PCL、Ran PCL与Ran PCL/GEL间有显著差异；原文认为该孔隙率有利于氧气更新和细胞营养通过。
3.3 化学表征：通过FTIR-ATR检测到PCL和GEL的特征化学基团，纤维取向未改变特征峰；PCL/GEL样品在约3000 cm
?1处出现明显谱带，原文认为可能指示PCL与GEL间氢键作用。
3.4 接触角、吸水、溶解性与水蒸气渗透性：接触角测定显示初始表面疏水，PCL在5 s和10 s时仍约为113.90°，而PCL/GEL接触角显著下降，Rad PCL/GEL在10 s时降至7.59 ± 15.17°；溶胀实验显示PCL/GEL远高于PCL，径向排列通常低于随机排列；PCL质量损失低，PCL/GEL初期质量损失约23.73%–34.05%后趋于稳定，SEM和FTIR显示7天后形态及GEL特征带仍保留；WVP为1294.72–1357.99 g m
?2 day
?1，与商业敷料相近。原文认为PCL/GEL兼具快速水合、高吸液能力和PCL骨架的结构完整性。
3.5 力学测试：湿态拉伸测试显示，随机PCL/GEL的杨氏模量（0.090 ± 0.050 MPa）和断裂拉伸强度（2.60 ± 1.05 MPa）最高，Rad PCL/GEL断裂拉伸强度最低（0.67 ± 0.27 MPa）；随机PCL断裂伸长率最高（75.08 ± 13.31%），Rad PCL/GEL最低（36.63 ± 6.34%）。原文认为径向结构中纤维与加载方向夹角变化及结点密度较低导致较低力学性能，但其柔软性适合作为非承重的高级敷料。
3.6 生物学研究：通过细胞实验评价生物相容性和免疫调节能力。3.6.1 细胞毒性、增殖和形态评价：ISO 10993-5直接和间接接触实验显示所有组别无细胞毒性；第7天Rad PCL/GEL代谢活性显著高于其他条件，第3天Rad PCL/GEL覆盖面积最低而第7天FN沉积较高，细胞长径比≥3，显示沿纤维伸长；PCL/GEL因亲水性使初始细胞悬液快速吸收，未能建立明确起始前沿，故未直接评估迁移。3.6.2 抗炎活性：LPS刺激RAW 264.7后检测NO，所有样品均较阳性对照降低NO但未恢复至未刺激水平；Ran PCL、Rad PCL、Ran PCL/GEL和Rad PCL/GEL的NO产生分别为63.32 ± 7.36%、65.83 ± 8.78%、37.20 ± 7.40%和34.69 ± 7.43%，PCL/GEL低于PCL，纤维取向影响不明显。原文指出在本研究条件下组成对NO产生的影响大于纤维排列，PCL/GEL具免疫调节潜力，机制仍需M1/M2标志物等进一步确认。
讨论与结论翻译：总体结果说明，静电纺网用于皮肤再生的有效性来自纤维结构和材料组成的协同，而非单一性质。形态和孔隙率组间可比，径向排列改善亲水性（尤其PCL/GEL）并影响溶解性；径向结构力学性能较低，但生物学性能可超过力学限制，径向排列结合生物活性聚合物是改善伤口治疗的设计方法。结论部分指出，本研究对径向排列PCL和PCL/GEL静电纺网进行体外评价，聚焦纤维取向对细胞引导、增殖、ECM沉积和早期免疫调节的影响；径向排列结合GEL可主动引导成纤维细胞组织并增强细胞-基质相互作用，支持从伤口边缘向中心定向铺展的假设。形态学显示纤维尺寸和高孔隙率与皮肤ECM范围一致；径向排列改善亲水性尤其PCL/GEL，但增加溶解性，可通过交联缓解；所有条件无细胞毒性，成纤维细胞定植并7天沉积纤维状FN，GEL增加第7天FN沉积，Rad PCL/GEL在延迟早期定植后于最终时间点达到最高覆盖。原文认为Rad PCL/GEL细胞相容，并为成纤维细胞扩展和临时基质形成提供允许性基底，具先进伤口敷料潜力。径向设计模拟向心性伤口闭合模式，但定向迁移未直接评价，不能从快速增殖下的覆盖面积推断；未来需迁移实验、时间追踪和/或细胞取向分析。所有条件降低炎症，原文提示GEL衍生基序可能调节早期免疫反应，Rad PCL/GEL有利于受控炎症环境，NO明显降低，而NO主要由iNOS产生并表征经典活化（M1）巨噬细胞。该研究强调GEL作用超过拓扑线索，并表明不应仅依赖材料组成或纤维结构；将GEL等生物活性组分与各向异性纤维取向尤其是径向排列结合，可更有效指导成纤维细胞形态、增殖铺展和ECM重塑。该静电纺策略为先进伤口敷料及将生物活性各向异性静电纺层与机械稳定支撑结合的杂化结构提供了新视角。
