径向纳米纤维助泌平台：骨修复的时序指挥官

严重骨缺损因缺乏协调炎症、血管生成与骨生成等连续过程的能力而难以自发愈合。间充质干细胞虽能提供旁分泌信号，但早期炎症环境导致其存活率低，且随炎症消退旁分泌活性减弱，难以提供持续支持。本研究构建了三维径向排列的纳米纤维平台，由掺入羟基磷灰石纤维和包裹骨髓间充质干细胞的GelMA水凝胶组成。径向结构促进早期向心细胞浸润，GelMA保留干细胞存活与驻留以延长旁分泌作用，羟基磷灰石在增强旁分泌输出的同时提供持久骨导线索，从而加速免疫-血管生成-骨生成的时序转变。代谢组与转录组分析显示，甘油磷脂代谢上调支持干细胞早期增殖，PI3K/Akt信号激活驱动成骨分化。该平台在皮下植入物和临界颅骨缺损模型中有效减轻早期炎症并增强骨再生。

本研究构建的径向排列纳米纤维助泌平台，通过将拓扑结构引导、细胞驻留增强与骨导线索供给三大功能整合于一体，首次实现了从早期免疫调控到中晚期血管生成与骨形成的全阶段时序协调。径向结构引导细胞向心浸润，水凝胶维持干细胞存活与持续旁分泌，羟基磷灰石同步增强旁分泌输出并提供成骨微环境，为破解严重骨缺损再生中多过程协同难题提供了系统性材料解决方案。

图文解释Figure 1 –支架制备与表征

Figure 2 –BMSC 旁分泌谱时序分析

创新点

①结构-细胞-因子一体化：将径向拓扑、干细胞驻留与骨导线索整合于单一平台；

②全阶段时序调控：实现从早期免疫调节到晚期骨生成的连续过程协调；

③机制明确：揭示甘油磷脂代谢与PI3K/Akt通路在平台促再生中的作用。

材料开发

材料

由径向排列纳米纤维、掺入羟基磷灰石纤维及包裹骨髓间充质干细胞的GelMA水凝胶构成的复合支架。

该平台通过径向结构引导细胞向心浸润、水凝胶维持干细胞存活与持续旁分泌、羟基磷灰石增强旁分泌输出并提供骨导线索，协同实现免疫-血管生成-骨生成的时序调控。

思路延伸

本工作为复杂组织再生中多阶段过程的时序性调控提供了新思路。未来可探索不同拓扑结构设计、细胞类型选择以及旁分泌信号网络调控在其他组织缺损模型中的普适性应用，进一步推动组织工程从“单一功能支架”向“多过程时序编程平台”的转变。

原文来源

Bioactive Materials(IF 20.3)

Pub Date : 2026-03-06,

DOI: 10.1016/j.bioactmat.2026.02.059

Lei Fang, Min He, Tao Zhang, Bowen Gong, Li Ruan, Jichuan Qiu, Jiajia Xue, Feng Tian