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  骨骼肌約占人體重量的45%，其損傷會對人體的正常運動、姿勢維持和內臟保護功能造成嚴重影響。輕微的骨骼肌損傷可以通過激活衛星細胞自發修復，但體積肌肉缺失(VML)的治療必須進行額外的干預。然而，利用原位骨骼肌組織工程策略的VML修復模式需要具有適當成分、結構和生物活性的支架來促進內源性肌肉干細胞的增殖并進一步誘導其成肌分化。現有研究表明細胞外基質（ECM）可以改善VML修復。但脫細胞法獲得的支架由于連通性不足，缺乏多孔結構和血管生成，阻礙了支架中細胞的生存能力和功能表達。脫細胞ECM支架的生物學功能也受到免疫原性的影響。相反，構建相互連通的大孔支架，模擬骨骼肌ECM組成和定向微通道結構，并加載多種促進肌肉組織修復的生長因子，有望大大改善VML修復。

  針對上述問題，采用單向冷凍和循環凍融相結合的方法，制備了基于苯胺四聚體（AT）改性的酰肼化透明質酸（AHA-AT)、明膠（GT）和氧化普魯蘭多糖（OPU）的可生物降解導電各向異性IPN原位冷凍凝膠，其中胰島素樣生長因子-1（IGF-1）主要通過物理混合負載，而血管內皮生長因子（VEGF）則與凝膠動態鍵合。相關研究成果發表于Nano Today上。西安交通大學材料學院趙鑫副教授和前沿科學技術研究院史夢婷博士擔任共同第一作者，材料學院碩士生卓劭聞擔任第二作者，西安交通大學前沿科學技術研究院郭保林教授擔任通訊作者，主要參與作者還有西安交通大學材料學院憨勇教授和西安交通大學第一附屬醫院骨科尹戰海主任。

圖2 (a) AHA和AHA-AT的FT-IR光譜。(b) OPU、AHA/GT/OPU和AHA-AT/GT/OPU的FT-IR光譜。(c) AHA-AT聚合物水溶液及其摻雜樟腦磺酸溶液的紫外可見光譜。(d) 不同前驅體濃度梯度下AHA/GT/OPU冷凍凝膠的形態結構。(e)細胞在有和沒有循環凍融過程的冷凍凝膠內的鈣黃蛋白染色圖像。(f)經過和不經過循環凍融過程的冷凍凝膠中細胞熒光面積的百分比(n=5)。(g) 不同前體濃度的AHA/GT/OPU冷凍凝膠中細胞鈣黃蛋白染色圖像。(h) 不同前體濃度的AHA/GT/OPU冷凍凝膠中細胞熒光面積百分比(n=5)。C2C12細胞在(i) 1AHA/1GT/0.12OPU、(j) 2AHA/2GT/0.24OPU、(k) 3AHA/3GT/0.36OPU冷凍凝膠中的取向分布。 *p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001。

圖3 (a) 冷凍凝膠的導電性。平行和垂直于(b) 非凍融AHA/GT/OPU、(c) AHA/GT/OPU、(d) AHA-AT5/GT/OPU、(e) AHA-AT10/GT/OPU、(f) AHA-AT15/GT/OPU微通道方向的壓縮試驗。(g) AHA-AT/GT/OPU冷凍凝膠的溶脹率。(h) AHA-AT/GT/OPU冷凍凝膠的體外降解。(i) AHA-AT10/GT/OPU/IG/VE冷凍凝膠中IGF-1和VEGF的體外釋放曲線。

圖4 導電冷凍凝膠對C2C12細胞成肌分化影響的評價。(a) 冷凍凝膠中C2C12細胞的MHC免疫熒光染色圖像。(b) 肌管數統計(n=5)。(c) AHA/GT/OPU，(d) 各向同性AHA-AT10/GT/OPU，(e) AHA-AT10/GT/OPU，(f) AHA-AT10/GT/OPU/IG，(g) AHA-AT10/GT/OPU/IG/VE冷凍凝膠中肌管的取向分布。

圖5 (a) HUVECs劃痕和遷移的代表性光學圖像。(b) 各冷凍凝膠組細胞遷移率統計(n=5)。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001。

圖6 (a) 治療1周后大鼠脛骨前肌損傷部位的H&E染色圖像（黑色箭頭：有核肌纖維；紅色箭頭：新形成的毛細血管）。(b) 1周后每視場新形成的有核肌纖維數量統計(n=6)。(c) 1周后每個視場新形成毛細血管數量統計(n=6)。(d) 治療4周后大鼠脛骨前肌損傷部位的H&E染色圖像（黑色箭頭:有核肌纖維;紅色箭頭:新形成的毛細血管）。(e) 4周后每個視場新形成的有核肌纖維數量統計(n=6)。(f) 4周后每個視場新形成毛細血管數量統計(n=6)。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001。

圖7 (a) 治療1周和治療4周后脛骨前肌損傷部位IL-6和VEGF免疫熒光染色圖像。(b) IL-6免疫熒光表達的定量統計(n=3)。(c) VEGF免疫熒光表達的定量統計(n=3)。(d)治療1周和4周后脛骨前肌損傷部位MHC、MyoD和Tnnt的免疫熒光染色圖像。(e) MHC免疫熒光表達的定量統計(n=3)。(f) MyoD免疫熒光表達的定量統計(n=3)。(g) Tnnt免疫熒光表達的定量統計(n=3)。*p < 0.05，**p < 0.01，***p < 0.001。

  論文信息：

  Authors: XinZhao^?, Mengting Shi^?, Shaowen Zhuo, Ruonan Dong, Lang Bai, Meiguang Xu, Nuanyang Wen, Zhanhai Yin, Yong Han, Baolin Guo^*

  Title: Biodegradable conductive IPN in situ cryogels with anisotropic microchannels and sequential delivery of dual-growth factors for skeletal muscle regeneration

  Published in: Nano Today

  doi: https://doi.org/10.1016/j.nantod.2024.102407