DOI: 10.1021/acsami.9b19997
三维仿生纤维结构为组织工程支架提供了有价值的仿生功能和性能。尤其是，电纺纤维网作为一种支架材料在各种组织再生方面得到了广泛的研究。在本文中，研究者利用新型乳酸辅助三维静电纺丝技术，制备了低密度三维聚己内酯/乳酸纤维网（3D-PCLS）。在本研究中，提出了一种循环利用乳酸（LA）组分原位合成骨诱导生物分子乳酸钙（CaL）的策略，从而形成用于骨组织工程的三维生物活性PCL/CaL纤维支架（3D-SCaL）。通过改变纺丝液和收集器的设计，可以对三维PCLS的纤维形态和填充密度进行调整。3D-SCaL显示了CaL由LA的成功转化，并且显示了MC3T3-e1和BMSC两种不同细胞系的体外生物矿化能力、细胞浸润和增殖率以及成骨分化的显著增强。综上所述，3D-SCaL被证明是一种非常实用且易用的策略，可使用多种聚合物来生产3D纤维，从而作为未来再生医学和组织工程应用的潜在候选材料。
图1.3D-SCaL纤维支架的制备示意图，展示了LA辅助三维静电纺丝和原位合成CaL生物分子到纤维上的转化过程。
图2.不同样品的数字图像和相应的SEM图像A.（a）2D平面网格（原始PCL），（b）3D-PCLS-10，（c）3D-PCLS-15和（d）3D- PCLS-20；B.根据LA比率的3D-PCLSs的孔隙率；C.每种静电纺丝溶液（PCL，PCL/LA-5，PCL/LA-10，PCL/LA-15，PCL/LA-20，PCL/LA-25和PCL/LA-30）的粘度和电导率。
图3.3D-PCLS形成中电场的计算机模拟。A.LA辅助3D静电纺丝装置的通用计算机模拟；B.3D-PCLS的形成机理：（a）PMCC，（b）与PMCC相邻的不规则电场，（c）针尖之间的初始纤维形成，（d）正电荷的积累，（e）沉积纤维的复极化，以及（f）3D-PCLS链之间产生的排斥力。
图4.A.（a）3D-PCLS-20的数字图像和相应的SEM图像，显示连续不断的棉球状结构，具有扩大的孔和相互连接的纤维，（b）3D-SCaL显示的3D结构，其3D结构略有减少纤维直径；B.（a）EDX分析（红色：碳，橄榄绿：氧，蓝色：钙，天蓝色：氯，洋红色：钠），（b）钙成分的EDX绘图；C.（a）3D-PCLS-20（红色箭头：增加透明度的LA的直径），以及（b）3D-SCaL的TEM图像； D.3D-PCLS-20和3D-SCaL的LA层的比例直径。
图5.A.（a）LA、（b）原始PCL纤维、（c）3D-PCLS-5、（d）3D-PCLS-10、（e）3D-PCLS-20、（f）3D-PCLS-H2O（水洗的3D-PCLS-20纤维网）和（g）3D-SCaL（经Ca（OH）2溶液处理的3D-PCLS-20）的FT-IR光谱；B.FT-IR光谱显示了原位合成的CaL的光谱。
图6.3D-SCaL的XPS光谱；（a）全扫描数据，（b）C1s扫描，（c）O1s扫描，和（d）Ca2p扫描。
图7.A.（a）原始PCL纤维（对照）、（b）3D-SCaL和（c）3D-PCLS的 TGA曲线。B.相应的DSC曲线。C.3D纤维的含水量。D.3D纤维的溶胀率表明3D-SCaL的溶胀率最高。
图8.接触角结果证明了3D-SCaL的润湿性：A.2D-PCL（对照）、3D-PCLS、3D-PCLS-H2O和3D-SCaL（从上到下）。B.在时间轴（1秒到7秒）中接触角的变化。C.从1秒到7秒的接触角的总差。
图9.A.3D-SCaL的应变-应力曲线，B.3D-SCaL在拉伸强度实验过程中的数字图像（a）标准狗骨形状的3D-SCaL，（b）负载了3D-SCaL在UTM中，（c）由于松散包装和相互连接的结构，3D-SCaL的部分断裂呈现出顺序断裂。
图10. A.细胞浸润测定（a）描绘了3D-SCaL中的细胞浸润，在（b）3D-PCLS-H2O和（c）3D-SCaL支架中通过CLSM观察了细胞培养10天后的细胞浸润。（在切片视图中，MC3T3-E1细胞对两个支架均显示出良好的生存力，并具有丰富的突起。在3D视图中，MC3T3-E1广泛分布，并在3D-SCaL中显示出旺盛的增殖和浸润，比例尺=100 µm）。B.ARS染色的钙沉积物的吸收值，这是经过SBF处理的样品在不同时间间隔的提取物。C.MC3T3-E1细胞培养的样品在（1、3和7）天的光密度。（平均值±S.E.M；**，##P<0.01，*P<0.05；单向方差分析事后 Tukey测试）。
图11.A.SR-CLSM图像，显示了细胞培养10天后BMSCs的细胞浸润、扩散、细胞骨架伸长。（a），（b）3D-PCLS-H2O，（c），（d）3D-SCaL；B.具有OPN基因表达的3D-SCaL上的BMSCs的免疫组织化学染色显示成骨分化。（细胞核（蓝色，DAPI染色），细胞骨架（绿色，肌动蛋白-绿色染色），OPN（红色））
