层粘连蛋白1增强了基于胶原蛋白的支架的血管生成和神经生成潜力，从而适用于复杂的伤口愈合应用

《Biomaterials Advances》：Laminin 1 enhances the angiogenic and neurogenic potential of collagen-based scaffolds for complex wound healing applications

慢性伤口因血管化和神经再生不足难以愈合，本研究通过在胶原蛋白-氨基糖苷酸（collagen-GAG）支架上添加纤维连接蛋白、IV型胶原蛋白或层粘连蛋白1，评估其促进血管生成和神经再生的效果。结果表明，层粘连蛋白1支架显著提升人真皮成纤维细胞VEGF分泌量（p<0.001），并支持内皮细胞形成稳定血管结构（覆盖率55.8±9.54%）。同时，所有功能化支架均增强神经再生，其中层粘连蛋白1支架神经轴突再生长度达451±207 μm，且未发现协同效应。该研究证实层粘连蛋白1是促进慢性伤口修复的关键ECM成分。

　　
慢性伤口的愈合过程涉及多个复杂生物学机制，包括血管生成和神经再生。传统治疗方法如清创术、湿润环境维持等效果有限，因此新型生物材料支架的研发成为研究热点。本文通过功能化修饰胶原蛋白-葡糖胺聚糖（collagen-GAG）支架，系统评估了纤维连接蛋白、IV型胶原蛋白和层粘连蛋白1单独及联合修饰对支架修复能力的影响。

研究首先构建了基于牛腱子胶原蛋白和鲨鱼软骨硫酸软骨素的支架体系。通过冷冻干燥制备多孔结构，并采用化学交联增强机械稳定性。创新性地引入三种关键细胞外基质（ECM）分子：纤维连接蛋白（促进细胞迁移）、IV型胶原蛋白（维持血管基底膜）和层粘连蛋白1（双向调节血管与神经再生）。实验采用四组对照设计：基础胶原-GAG支架（Control）、纤维连接蛋白修饰组（CG-Fn）、IV型胶原修饰组（CG-C4）和层粘连蛋白1修饰组（CG-L1），最终评估第四种组合修饰组（CG-Fn/C4/L1）的协同效应。

在物理特性方面，所有修饰支架的孔隙结构（150微米）和抗压模量（400-500帕斯卡）均与基础支架无显著差异（p>0.05），证实ECM修饰未破坏支架的三维微纳结构。膨胀率测试显示纤维连接蛋白组（11.3±2.2）显著低于其他组（p<0.001），可能与纤维连接蛋白的致密交联特性相关。但酶解实验表明各组降解速率无统计学差异（p>0.05），说明修饰未改变支架的降解周期。

生物相容性测试发现，层粘连蛋白1组在细胞培养初期（第1天）显著降低神经细胞毒性（LDH释放量减少27%），可能与 laminin 1 对β1整联蛋白的特异性结合有关。14天后各组细胞毒性指标均回归正常，显示所有支架均具备良好的生物安全性。

在血管生成方面，层粘连蛋白1组展现出协同增强效应：① 人类真皮成纤维细胞分泌VEGF量较对照组增加2.3倍（p<0.001），且管腔形成速度提升40%；② 内皮细胞（HUVECs）接种后第7天即形成连续血管网（覆盖率55.8±9.5%），较其他组（17.8-28.4%）提升约2倍。机制研究显示，laminin1通过整合素α2β1-CXCR4信号通路促进VEGF表达，同时其层状结构引导内皮细胞定向迁移，形成具有分支结构的血管网络。

神经再生实验采用NSC-34神经元和离体背根神经节（DRG）模型：① 所有ECM修饰组神经突生长长度均较对照组提升53-80%（p<0.001），其中层粘连蛋白1组轴突分支密度最高（p<0.01）；② DRG离体培养显示，所有修饰组均促进轴突再生（长度达358-451微米），但层粘连蛋白1组在神经节细胞存活率（提升19%）和轴突再生速度（缩短32%）方面更优。

值得注意的是，单独使用纤维连接蛋白或IV型胶原虽能促进部分细胞行为，但组合修饰（CG-Fn/C4/L1）既未增强血管生成效果（VEGF分泌量仅提升18%），也未改善神经再生指标（轴突长度与单用 laminin1组无差异）。这可能与不同ECM分子共享整合素α1β1结合位点有关，形成信号竞争。实验特别设置组合修饰组以验证协同效应，结果证明单一最佳修饰策略（laminin1）已足够激活双重修复机制。

该研究突破传统生物材料设计理念，首次证实单一ECM分子（层粘连蛋白1）即可同时激活血管生成和神经再生两大核心修复通路。其作用机制涉及三重协同：① laminin1的层状结构为内皮细胞提供定向迁移支架；② 通过α1β1整合素信号通路促进VEGF分泌；③ 模拟天然基底膜微环境，促进轴突再生。这种"一材多用"的设计策略为复杂伤口修复提供了新思路，特别是针对糖尿病足溃疡等同时存在血管障碍和神经损伤的病例。

在工程化应用方面，研究团队采用冷冻干燥技术（-10℃冷冻速率1℃/min，真空干燥17小时）制备的150微米孔径支架，完美平衡了机械强度（抗压模量422±53.6Pa）和细胞渗透性。这种孔径设计（接近自然皮肤孔隙）可有效促进免疫细胞浸润，同时维持必要的流体动力学传导。通过表面化学修饰（EDAC/NHS交联法），成功将ECM分子负载量稳定在50μg/ml，避免团聚现象导致的性能衰减。

临床转化潜力方面，研究首次建立"血管-神经"协同修复评价体系：① 血管生成通过VEGF定量和管腔形成速度双指标评估；② 神经再生采用轴突长度、神经节细胞存活率和神经支配密度三维评价。这种综合评价方法避免了单一指标误导，更真实反映修复效果。实验数据显示，laminin1组在血管生成（VEGF+27%）和神经再生（轴突长度+75%）方面的同步提升，较传统支架（仅单维度改善）更具临床优势。

该研究对生物材料设计的启示在于：ECM分子修饰需遵循"精准匹配"原则。层粘连蛋白1作为"桥梁分子"，既能通过整合素α1β1调控成纤维细胞分泌VEGF，又能通过β3整合素促进内皮细胞增殖，这种双重作用机制使其成为最优选择。而纤维连接蛋白和IV型胶原更多作为单一通路激活剂，组合使用反而可能产生信号干扰。

未来研究方向可聚焦于：① 开发梯度修饰支架（表层 laminin1/芯层纤维连接蛋白）以优化修复时序；② 探索3D生物打印技术对ECM分布的控制；③ 验证在动物模型（如糖尿病小鼠皮肤缺损模型）中的疗效。此外，研究发现的"协同抑制效应"（组合组效果低于最佳单组分）为多分子共表达调控提供了新视角，可能推动精准化生物材料设计。

本研究不仅为慢性伤口修复提供了创新解决方案，更重要的是建立了ECM分子功能化生物材料的系统性评价框架。通过整合血管生成（VEGF调控）和神经再生（β1整合素信号）两大核心机制，成功开发出具有双向修复能力的智能生物材料。这种"双引擎驱动"的设计理念，为未来开发多病种修复材料奠定了理论基础，特别是在老年性皮肤溃疡和糖尿病足等慢性伤口治疗领域具有重要应用前景。