纳米生物玻璃修饰的图案化电纺纤维材料的制备及其创面修复的研究

The regeneration of large skin tissue defects is one of the most challenging issues clinically. Skin tissue engineering approach has come into focus as an alternative source for large skin tissue regeneration. However, up to now, how to shorten the wound healing time and improve the quality of healing is still the most challenging problem, in which one of the major reasons is the poor biological activity of the artificial skin tissue scaffolds. For solving this problem effectively, the aim of this project is to fabricate a new kind of electrospun nanofibrous scaffolds with improved bioactivity. By using the combination of electrospinning and pulsed laser deposition (PLD) methods, the patterned electrospun scaffold with surface coated with nano-sized bioglass were prepared, and the influence of the controlled hierarchically micropatterns in association with the nano-sized bioglass on the cell adhesion, proliferation and differentiation was studied. Finally, the stimulative effect of this new kind of electrospun sacffolds on wound healing in vivo was verified. The significance of this project is that the study will provide novel methods to potentially solve the issues of insufficient wound healing of artificial scaffolds in the skin tissue engineering.

大面积创伤修复是众多临床皮肤疾病中最常见且最具挑战性的问题之一。虽然皮肤组织工程为解决创面修复提供了一种比较优越的方法，但目前在利用组织工程材料修复大面积创伤的过程中，仍然存在创面愈合时间过长，愈合效率较低等问题，其中一个主要原因就在于人工修复材料往往生物活性较差，不能有效地促进皮肤组织细胞的增殖、分化以及促创面愈合相关因子的表达。为了有效解决这个问题，本项目拟结合静电纺丝技术和激光脉冲沉积法，通过在静电纺丝支架表面引入微图案结构以及纳米生物活性玻璃涂层，制备具有可控的多级微纳米结构的有机/无机复合电纺纤维材料，并进一步研究电纺纤维材料的微纳米级图案结构以及生物玻璃活性成分的协同作用对于皮肤组织细胞的增殖、分化以及促创面愈合相关生长因子表达的影响及其机理，最后采用动物模型验证该材料对于体内创面修复的速率以及质量。本项目将为解决组织工程领域中大面积创伤难以愈合等关键问题提供新思路和新方法。

本项目主要针对目前皮肤组织工程支架生物活性不足等问题，首次将图案化静电纺丝技术和激光脉冲沉积法相结合，成功制备具有纳米生物活性玻璃涂层的微图案化复合电纺纤维材料。研究结果提示复合材料的多级微纳米结构（包括微米级图案结构、纳米级纤维结构、纤维表面纳米颗粒结构）与生物活性玻璃涂层能够显著提高材料的生物活性，促进皮肤组织细胞的粘附与增殖。实验鼠体内创面愈合实验进一步证明了这种复合材料能够有效促进创面的修复过程，提高创面修复速率，并且还能够促进创伤区域血管新生、胶原沉积以及减少炎症，在一定程度上还能够减少疤痕的形成。在此基础上，本项目还对材料表面的多级微纳米结构与生物活性玻璃涂层协同促进创面愈合机理进行了深入的探讨与阐述，为创面修复材料在临床上的应用奠定了一定的理论基础。在此期间，基于本项目的支持，项目负责人以第一作者或者通讯作者的身份在《Nanoscale》、《Acta Biomaterilia》等国际重要期刊上发表标注本基金资助的论文5篇，相关研究成果也申请相关专利7项，培养毕业硕士研究生4名，多次参加国内外相关会议并作报告15人次，项目组人员的研究水平得到了整体的提升，圆满地完成了原来的研究计划。