三重水凝胶支架协同脂肪干细胞与内皮细胞旁分泌信号加速皮肤修复

本研究创新性地构建了聚己内酯(PCL)-纤维蛋白-海藻酸盐三重水凝胶支架，通过共培养脂肪干细胞(ADSC)和人脐静脉内皮细胞(HUVEC)，显著增强旁分泌信号（VEGF/HGF/bFGF等），在体外促进细胞外基质(ECM)重塑和血管生成相关基因表达；动物实验证实该支架能加速伤口闭合、重建分层表皮/真皮结构并形成密集微血管网络，为复杂皮肤创伤提供了兼具机械稳定性、促血管化和快速组织整合的一体化解决方案。

　　

Highlight

我们的三重水凝胶支架通过整合电纺聚己内酯(PCL)纤维、纤维蛋白水凝胶和海藻酸盐外壳，创造了一个轻度缺氧但营养通透的微环境。该设计显著增强了脂肪干细胞(ADSC)与人脐静脉内皮细胞(HUVEC)的协同效应——扫描电镜显示PCL纳米纤维(直径800±120 nm)与多孔纤维蛋白基质(孔隙率78±6%)完美交织，而海藻酸盐外壳(厚2 mm)赋予其优异的形状记忆性（溶胀率420±35%）。

Characterization of the tri-layer hydrogel scaffold

该支架展现出惊人的机械适应性：杨氏模量30 kPa与天然真皮匹配，断裂伸长率210%可耐受关节活动。共培养7天后，活死染色显示细胞存活率>95%，且HUVEC自发形成分支管状结构（长度较单培养增加2.3倍）。qPCR证实缺氧诱导因子HIF-1α表达上调3.1倍，伴随血管内皮生长因子VEGF₁₆₅分泌量提升至290 pg/mL。

Discussion

这种"刚柔并济"的设计巧妙解决了传统敷料的矛盾：PCL核心抵抗剪切力，纤维蛋白中层提供RGD粘附位点，而海藻酸盐外壳通过Ca²⁺离子交换动态调节孔隙率。值得注意的是，共培养组中金属基质蛋白酶MMP-9的活性被控制在理想范围（15-28 U/mL），既促进ECM重塑又避免过度降解。

Conclusions

该支架如同一个"智能指挥中心"：海藻酸盐的缺氧环境激活HIF-1α通路，ADSC分泌的肝细胞生长因子HGF促进角质形成细胞迁移速度达40 μm/h，而HUVEC释放的一氧化氮(NO)使新生血管直径达到18±3 μm——这些参数均显著优于临床常用胶原敷料（p<0.01）。