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  近期，深圳大學劉洲研究員、孟思副研究員、孔湉湉教授聯合廣州中醫藥大學第四臨床醫學院，基于細菌纖維素特殊的納米纖絲結構開發了一種新型的具有異質多孔網絡結構的纖維狀生物支架材料。這項工作以《Tailoring the Heterogeneous Structure of Macro-Fibers Assembled by Bacterial Cellulose Nanofibrils for Tissue Engineering Scaffolds》為題發表在Small上。

圖1. 由細菌纖維素納米纖維制成的組織工程支架異質結構示意圖，其特征是皮層致密，芯層松散。這種獨特的設計增強了細胞粘附力，促進了細胞生長。

  細胞外基質（ECM）的納米纖維網絡結構在形成和維持細胞和組織的物理結構方面發揮著關鍵作用，并指導細胞生長、排列和分化。然而，ECM來源少、存在跨物種病毒傳播風險、尺寸結構難以設計、機械性能及結構穩定差等問題，限制了其應用。

  細菌纖維素納米纖絲（BCNF）是由一種醋酸菌屬、根瘤菌屬或土壤桿菌屬等微生物分泌而成的纖維狀高結晶纖維素，其直徑為40-60納米。BCNF與ECM主要成分膠原納米纖維有許多相似之處。例如，它們具有相同的自組裝潛力，并具有相同的次級束狀原纖維結構。BCNF生物相容性優異、可生物降解，并且具有高的持水能力。更重要的是，BCNF富含羥基，可以通過氫鍵連接并交織形成三維類ECM結構，為細胞生長提供機械優異、抗溶脹和結構復雜的支架。因此，BCNF是膠原納米纖維的極好替代品，用于制造適用于組織工程和再生醫學的生物支架材料。

  由于細菌分泌的原始BCNF的宏觀形狀為膜狀，往往不能滿足生物支架外形需求，需要進行二次加工。目前BC基生物支架主要的制備策略是使用其溶液或其氧化物氧化細菌纖維素納米纖絲（oxBCNF）的分散液來進行加工。然而，BC溶液無法保持BCNF獨特的納米纖絲結構，而oxBCNF分散液也會由于加工過程中的軸向剪切效應使得納米纖絲發生緊密堆積。因此都難以形成類ECM的三維網絡多孔結構。將BCNF加工成形狀可調控、具有三維網絡結構、抗溶脹性且利于細胞生長的類ECM生物支架仍然是一個挑戰。

作者簡介：

  劉洲，深圳大學化學與環境工程學院特聘研究員、博導。主要從事微流控技術、流體物理、軟物質材料等方面的研究，在Nature Communications、Angewandte Chemie、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、ACS Nano等研究領域重要期刊上發表論文50余篇。所獲榮譽包括日內瓦國際發明展銀獎、中國化學學會基礎研究二等獎、深圳市優青、深圳市高層次人才計劃B類，擔任中國化工學會微化工專委會青年委員等職務。

  孟思，深圳大學化學與環境工程學院副研究員，深圳市高層次人才。師從東華大學纖維領域知名學者朱美芳院士，主要從事纖維的制備與結構設計、智能可穿戴、生物支架材料等方面的研究，以第一作者及通訊作者在Biomaterials、Nano Research、Small、Small Method等研究領域重要期刊上發表論文10余篇，參與編寫纖維領域重要專著兩部。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202307603