聚多巴胺修饰的PCL/PLGA纳米纤维支架联合铈元素增强细胞相容性、抗菌及促成骨性能用于口腔颌面组织再生

为解决现有组织工程支架在促成骨和抗菌性能上的不足，研究人员开发了一种新型铈修饰/胶原包被的聚己内酯/聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PCL/PLGA）电纺支架（PC/PL-PD-Ce-CL）。通过电纺、原位铈纳米颗粒（CeNPs）还原、聚多巴胺（PD）涂层和胶原包被技术，该支架展现出优异的机械性能、MG63细胞增殖/黏附能力，以及显著提升的碱性磷酸酶（ALP）活性和成骨基因（BMP2/RUNX2）表达。其同时对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和变形链球菌（S. mutans）表现出广谱抗菌性，为口腔颌面组织再生提供了多功能治疗策略。

　　

口腔颌面组织缺损修复一直是临床面临的重大挑战，传统生物材料常因机械强度不足、缺乏生物活性或易引发感染而受限。尤其在高微生物负荷的口腔环境中，兼具促成骨和抗菌功能的支架需求迫切。现有聚己内酯（PCL）和聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）支架虽具可降解性，但存在亲水性差、细胞黏附率低及无主动抗菌能力等缺陷。为此，国内研究人员创新性地将仿生聚多巴胺（PD）涂层、铈纳米颗粒（CeNPs）与胶原（CL）整合到PCL/PLGA电纺支架中，相关成果发表于《Biochemical and Biophysical Research Communications》。

研究采用电纺技术构建PCL/PLGA基础支架，通过原位还原法负载CeNPs，辅以PD涂层增强界面结合，最后包被胶原以模拟细胞外基质（ECM）。关键技术包括扫描电镜（SEM）表征纤维形貌、CCK-8法检测MG63细胞增殖、ALP活性及成骨基因（BMP2/RUNX2）表达评估成骨性能，以及抑菌圈实验和荧光染色验证对S. aureus和S. mutans的抗菌效果。

表面形态与机械性能
SEM显示支架呈三维多孔结构，纤维直径426±124 nm（PCL/PLGA）至481±254 nm（PD涂层后），表面粗糙度增加但力学性能未受损，弹性模量保持稳定，为细胞提供物理支撑。

细胞相容性与成骨效应
CCK-8实验证实PC/PL-PD-Ce-CL组MG63细胞增殖率显著高于对照组（p<0.05）。培养7/14天后，ALP活性提升2.1倍，BMP2和RUNX2基因表达上调，表明Ce³⁺/Ce⁴⁺氧化还原循环促进成骨分化。

抗菌性能
抑菌圈实验显示PC/PL-PD-Ce-CL对S. aureus和S. mutans的抑制直径分别扩大37%和29%，CLSM观察到细菌荧光强度降低，归因于CeNPs通过氧空位（oxygen vacancy）产生活性氧（ROS）杀伤病原菌。

该研究通过多级结构设计实现支架功能集成：PD涂层提升亲水性，CeNPs赋予抗菌/促成骨双重活性，胶原包被进一步优化细胞微环境。其创新性在于利用Ce³⁺/Ce⁴⁺价态转换模拟酶活性，同时规避抗生素耐药性风险。未来可探索CeNPs控释动力学及大型动物实验，推动临床转化。这一成果为口腔感染性骨缺损的联合治疗提供了新思路。