《Biomaterials Advances》：An aligned-to-random PLA/PCL/COL1 bilayer electrospun scaffold loaded with exosomes of bone marrow-derived mesenchymal stem cells promotes tendon-to-bone healing in rats
编辑推荐：
•一种电纺从有序到随机的双层支架模拟了腱 - 骨界面。•负载骨髓间充质干细胞来源外泌体的 PLA/PCL/I 型胶原蛋白支架。•协同促进腱生成和骨生成以实现界面再生。•在动物模型中，增强了体内纤维软骨、生物力学性能和步态恢复。•一种用于腱 - 骨修复的无细胞、即取即用策略。引
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一种电纺从有序到随机的双层支架模拟了腱 - 骨界面。
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负载骨髓间充质干细胞来源外泌体的 PLA/PCL/I 型胶原蛋白支架。
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协同促进腱生成和骨生成以实现界面再生。
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在动物模型中，增强了体内纤维软骨、生物力学性能和步态恢复。
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一种用于腱 - 骨修复的无细胞、即取即用策略。
引言
腱 - 骨界面的功能再生仍然是一个严峻的临床挑战，主要由于功能重建的高失败率。组织学上，天然界面是一个分层过渡结构，依次从肌腱通过非矿化和矿化纤维软骨区过渡到骨 [1]，其特征是胶原纤维取向从有序到随机的逐渐转变。事实上，约 50% 接受肌腱修复的患者由于愈合不良，长期面临再损伤的风险 [2]。传统修复方法常导致附着点形成混乱的纤维血管瘢痕组织，其机械性能劣于天然组织 [3]，[4]。尽管聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙醇酸和羟基磷灰石等生物材料已应用于临床，但其疗效仍受限于固有局限，如生物活性不足、细胞粘附性差以及缺乏深层生物效应 [5]，[6]。因此，开发实现牢固腱 - 骨整合的新策略已成为运动医学研究的重点。
电纺技术允许制造紧密模拟天然腱 - 骨界面分级结构的支架。该技术产生纳米级胶原纤维（直径约 100 纳米），其拓扑结构与天然细胞外基质高度相似。同时，电纺支架具有独特的优势：其高表面积和孔隙率支持细胞粘附和营养运输，纤维取向模拟肌腱结构，多材料混合能够实现机械性能梯度。例如，Xie 等人 [7] 设计了模拟肌腱中主要纤维取向的有序纳米纤维支架。他们的研究结果表明，在这些支架上培养的成纤维细胞呈现出高度取向的形态，与底层纤维方向一致。
作为医学领域的尖端疗法，干细胞疗法已显示出治疗各种疾病的巨大潜力。其中，骨髓来源的间充质干细胞（BMSCs）因其多能性、自我更新能力和多谱系分化特性而备受关注。BMSCs 有潜力分化为成骨细胞、软骨细胞和腱细胞，在腱 - 骨愈合中显示出良好的应用前景 [8]，[9]，[10]。然而，干细胞疗法的临床应用仍受限于体内细胞存活率低、免疫排斥和潜在致癌风险等关键问题 [11]，[12]。而 BMSC-Exos 具有免疫原性低、无伦理争议、稳定性好和易于储存等优势 [13]，[14]。多项研究表明，间充质干细胞来源的外泌体可通过减少炎症反应将巨噬细胞从 M1 表型极化为 M2 表型，从而促进腱 - 骨愈合 [1]。
在本研究中，我们介绍了一种由聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）和 I 型胶原蛋白（Col1）制成的纳米纤维支架，模拟了腱 - 骨界面的分层过渡结构。在用于电纺的材料中，PLA 具有优异的生物可降解性和生物相容性，PCL 提供较高的机械强度。以最佳比例混合它们可提高生物力学性能和生物相容性 [15]。Col1 是天然肌腱细胞外基质的主要组成部分，表现出优异的生物相容性。我们的研究结果表明，负载 BMSC-Exos 的纳米纤维支架表现出协同生物学效应，显著促进腱 - 骨愈合。采用综合评估方案系统地评估了该支架的生物安全性和再生潜力，为临床上观察到的术后高失败率这一持久挑战提供了一种潜在解决方案。
章节摘要
PLA/PCL/Col1 电纺纳米纤维支架的合成
将 PLA、PCL 和 Col1 按预定质量比溶解在六氟 -2-丙醇（HFIP）中，制备 8%（w/v）聚合物溶液。混合物在 300 rpm 下进行磁力搅拌 90 分钟以确保完全溶解。随后，将均匀溶液装入配备 22 号针的 10 mL 注射器中，并安装在预校准的电纺装置上。电纺参数优化如下：针尖到收集器的垂直距离为
PLA/PCL/COL1 电纺纳米纤维支架的制备
由于具有互补特性，PLA 和 PCL 广泛用于电纺：PLA 具有优异的生物可降解性和生物相容性，而 PCL 提供良好的机械强度。既往研究15表明，以 15% 至 40% 的比例将 PLA 与 PCL 混合可显著增强复合材料的整体生物力学性能和生物相容性。此外，胶原蛋白 I（Col1）是天然肌腱细胞外基质的主要成分，
讨论
作为软 - 硬组织界面，腱 - 骨连接处以其独特的组织学和机械特征为定义。这种结构复杂性是临床实践中损伤后并发症（包括瘢痕组织形成、生物力学完整性受损以及再损伤复发率升高）的基础。研究表明，设计具有类似生物组织分级结构的材料能有效调节细胞粘附和分化，从而
结论
本研究建立了明确的结构 - 性能 - 功能关系。从有序到随机的双层支架重现了腱 - 骨过渡，优化的 6:1:3 PLA/PCL/Col1 比例赋予了优越的力学性能。这种生物物理引导与 BMSC-Exos 生物活性的协同作用极大地增强了谱系特异性分化和体内生物力学恢复，克服了天然外泌体的快速清除和不稳定性。这种集成系统提供了一种
CRediT 作者贡献声明
Qi-zhong Xie: 撰写 – 原稿，可视化，验证，方法论，调查，数据管理。 Shi-zhen Guo: 撰写 – 原稿，验证，方法论，调查，数据管理。 An-yang Zhang: 验证，资源，方法论，概念化。 Pan Huang: 资源，方法论。 Mei Zhou: 资源，方法论，概念化。 Hong Tang: 资源，方法论，概念化。 Xiao Liu: 资源，方法论，概念化。 Yu-Zhen Tang: 资源，
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务或个人关系冲突，这些冲突可能影响本研究呈现的研究。
致谢
本研究由 国家自然科学基金委员会重点资助项目（82130071）和 深圳市自然科学基金一般项目（JCYJ20250604180551064）资助。
Qi-zhong Xie|Shi-zhen Guo|An-yang Zhang|Pan Huang|Mei Zhou|Hong Tang|Xiao Liu|Yu-Zhen Tang|Lin Guo|Shi-bo Xu|Xu-ting Bian|Xu Tao
