【lixiaoran】纳米莱特。|智能自扩纳米纤维三维炸弹用于骨质疏松性骨修复

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Nano Lett. | 用于骨质疏松性骨修复的智能自展开纳米纤维三维弹性支架

英文原版：smart，elastic，and nano fiber-based 3d scaffolds with self-deploying capability for osteoportity

作者：李欢王、余友秋、于夏国、杨思、李芳刘、建平曹、建永宇、小兰李、*戚占灿

通信作家：李晓兰(东华大学)、张琪(苏州大学)、郑斌(东华大学)

骨质疏松性不规则骨缺损的恢复仍然是临床医学面临的一大难题。(威廉莎士比亚、骨质疏松、骨质疏松、骨质疏松、骨质疏松、骨质疏松)骨质疏松性骨缺损的新骨形成比正常骨慢，因此需要生物活性高的移植材料，但刚性的自体骨、生物陶瓷等生物活性移植物的机械加工性不好，难以与不规则骨缺损密切协调，影响骨修复效果。(大卫亚设、Northern Exposure(美国电视剧)、Northern Exposure(美国电视剧)具有形状恢复性能的多孔支撑材料优于不规则骨缺损的移植和粘合，但常见的形状恢复材料缺乏武器成分或生物活性，难以促进骨质疏松骨缺损的恢复。(威廉莎士比亚、骨质疏松、骨质疏松、骨质疏松、骨质疏松、骨质疏松、骨质疏松、骨质疏松)生物活性玻璃促进生物活性碳酸盐羟基磷灰石层的形成，具有很好的骨导电性和骨诱导性，已在临床广泛使用，但其脆性和加工性差，微创式及本体性

图1。自展开SiO2-CaO NF/CS支架制备及骨质疏松骨缺损修复过程示意图

针对上述研究现状，研究小组通过调整SiO2-CaO分子构象和结晶状态，制备了兼具灵活性和生物活性的SiO2-CaO玻璃纳米纤维。制作柔性SiO2-CaO纳米纤维和壳聚糖溶液均匀分散-冷冻干燥后具有自展开性能的SiO2-CaO纳米纤维/外壳(SiO2-CaO NF/CS)三维支架，用于骨质疏松大鼠颅骨缺损的修复(图1)。

研究组首先研究了SiO2/CaO比例及煅烧条件对SiO2-CaO纳米纤维膜微观物理化学结构的影响。研究表明，在非晶状态下，硅氧网络的聚合度越高，纤维柔韧性越好。由相同的SiO2-CaO组成的纳米纤维会随着塑料温度的升高，分子从非晶转变为晶体，此时发生的晶粒或缺陷会导致应力集中，从而导致灵活性下降。生物矿化实验表明，玻璃纤维的生物活性随SiO2/CaO比例的增加而降低。因此，通过控制煅烧条件和SiO2/CaO比，可以控制SiO2-CaO分子结构和结晶状态，从而控制SiO2-CaO纳米纤维的柔性和生物活性。

图2。SiO2-CaO NF/CS支架的形态和力学性能

研究组将兼具灵活性和生物活性的85SiO2-15CaO纳米纤维和壳聚糖结合在一起，通过均匀分散-冷冻干燥技术获得了具有多孔蜂窝结构的三维SiO2-CaO NF/CS支架。在柔性纳米纤维骨架、壳聚糖弹性结合点和多孔蜂窝结构的共同作用下，该三维支架具有良好的形状恢复性，可通过微创手术移植不规则形状的缺损区域，吸收体液后迅速恢复初始形状，与本体骨紧密结合(图2)。

此外，SiO2-CaO NF/CS支架的微米-纳米多级结构可以高度模拟骨组织细胞外基质，促进间充质干细胞的拉伸和增殖，在体外研究中显示出良好的生物相容性和生物活性。进一步建立大鼠骨质疏松模型，进行颅骨缺损修复研究，结果表明，SiO2-CaO NF/CS支架促进骨质疏松骨缺损修复和血管生成，在骨质疏松性骨缺损修复中显示出巨大的应用潜力。

Smart，elastic，and nano fiber-based 3d scaffolds with self-deploying capability for osteoporotic bone regeneration

Lihuan Wang、yuyou Qiu、yuxia Guo、yang si、lifang Liu、Jian ping Cao、Kian Yu、xiaoran Li、* qi Zhang、

纳米莱特。2019、19、9112-9120、doi 3360 10.1021

Publication date : November 25，2019

版权所有2019年美国化学协会。

导师介绍

郑斌

张琪

(本稿来自ACS Publications)