载姜黄素纳米胶束的可降解核鞘纤维贴片的结构、性能及组织修复评估

【字体: 时间:2025年07月31日 来源:Biomaterials 12.9

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  为解决盆腔器官脱垂(POP)修复中聚丙烯(PP)补片引发的炎症反应和生物活性不足等问题,上海理工大学材料与化学学院团队通过同轴静电纺丝技术开发了载姜黄素纳米胶束(Cur@M)的聚乳酸(PLA)核鞘纤维贴片。该补片经热处理后具有缓释Cur@M、亲水表面和增强力学性能的特点,能极化M1巨噬细胞为M2表型,抑制ROS/NO产生,促进I型胶原(COL1)合成,在大鼠腹壁缺损模型中展现出优异的抗炎和组织再生能力,为软组织工程提供了新型多功能修复材料。

  

盆腔器官脱垂(POP)是困扰全球女性的常见疾病,传统聚丙烯(PP)补片虽能提供力学支撑,却因不可降解性和生物惰性易引发慢性炎症。当美国FDA限制PP补片临床应用时,可降解材料聚乳酸(PLA)因其良好的加工性和安全性进入研究者视野——但如何赋予其生物活性成为关键突破口。

上海理工大学材料与化学学院的研究团队将目光投向天然姜黄素:这种来自姜黄的活性成分具有多重修复特性,其酚羟基可清除自由基,酮基增强生物活性,甲氧基则提升稳定性。但姜黄素难溶于水、见光易分解的缺陷制约了应用。为此,团队创新性地采用两亲性三嵌段共聚物PEO-PPO-PEO(商品名F127)构建纳米胶束(Cur@M),通过疏水PPO内核包裹姜黄素,亲水PEO外壳提升溶解性,形成直径约30nm的稳定载药系统。

研究人员通过同轴静电纺丝技术将Cur@M精准封装至PLA纤维的核层,构建具有梯度浓度PLA包覆的核鞘结构(PLA//Cur@M贴片),再经热处理调控PLA分子链结晶度。这种微纳复合策略既保护了Cur@M活性,又使补片获得持续2周以上的药物缓释能力。相关成果发表在《Biomaterials》上,为多功能组织修复材料开发提供了新范式。

关键技术包括:1) 采用动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)表征纳米胶束;2) 同轴静电纺丝构建核鞘纤维;3) 差示扫描量热法(DSC)分析PLA结晶行为;4) 建立大鼠腹壁缺损模型进行体内评价。

【Cur@M特性】
TEM显示Cur@M呈核壳结构,DLS测定其流体力学直径约80nm,多分散指数(PDI)<0.3。载药率达15.6%时,胶束在PBS中7天累积释放率仅38%,显著优于游离姜黄素的突释效应。

【材料表征】
X射线衍射(XRD)证实热处理后PLA结晶度从12.8%提升至24.3%,使补片拉伸强度增强2.3倍。接触角测试显示表面亲水性改善,有利于细胞粘附。

【体外性能】
CCK-8实验证实补片无细胞毒性。流式细胞术显示其可使促炎型M1巨噬细胞向抗炎型M2表型转化率提升2.1倍,同时抑制ROS和NO产生达60%以上。

【体内修复】
大鼠模型显示植入8周后,实验组缺损区新生胶原纤维排列有序,COL1表达量较对照组高178%,力学强度接近天然组织,且无明显炎症浸润。

该研究通过"纳米胶束载药-核鞘纤维封装-热处理强化"三级设计,突破了传统补片生物活性与力学性能难以兼顾的瓶颈。PLA//Cur@M-heat贴片兼具可控降解、机械支撑和免疫调节功能,其M2巨噬细胞极化机制为炎症调控提供了新靶点。这种将天然活性成分与现代材料工程技术相结合的策略,不仅为POP治疗开辟了新途径,更为软组织再生医学材料开发树立了标杆。

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