DOI: 10.1089/ten.TEA.2020.0086

左旋聚乳酸（PLLA）作为最著名的可生物降解性聚酯之一，在骨组织工程领域得到了广泛的研究。如果程序设计得当，PLLA支架也可以被赋予形状记忆功能。然而，一些值得注意的问题，例如机械脆性、高玻璃化转变温度Tg以及相对较差的形状保持和恢复性能，这就需要对PLLA进行改性以改善其在生理条件下的应用效果。本研究旨在通过静电纺丝法，结合可生物降解的聚（3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯）（PHBV）形成超细复合纤维（即PLLA-PHBV），从而对PLLA进行改性。不同质量比（10:0、9:1、8:2、7:3、6:4和0:10）的PLLA-PHBV可以成功地电纺成细度为2-3μm的纤维。PHBV的加入使PLLA-PHBV共混物的Tg降低，杨氏模量增加，同时PHBV的质量比逐渐增加到30％。与未改性的PLLA纤维相比，PLLA-PHBV（7:3）配方具有优异的形状记忆性能，表现为较高的形状固定率（>98％）和形状恢复率（>96％）。此外，即使在非成骨诱导条件下，PLLA-PHBV（7:3）纤维在小鼠骨间充质干细胞中也显示出增强的成骨诱导能力。总体而言，这项研究首次证明了电纺PLLA-PHBV复合纤维增强的形状记忆和成骨能力，并且所研究的PLLA-PHBV（7:3）纤维体系有望作为一种多功能支架材料应用于骨组织修复和再生。

图1：电纺PLLA-PHBV纤维膜的形态和结构特征。A.SEM图像，比例尺=10µm，B.直径测量，C.FTIR光谱，D.X射线衍射图。

图2：电纺PLLA-PHBV纤维膜的热性能和拉伸性能。A.DSC曲线，B.由A得出的Tg值，C.37℃时的典型拉伸应力-应变曲线，D.由C得出相应的杨氏模量。

图3：电纺PLLA-PHBV纤维膜的形状记忆效应。A.对PLLA-PHBV（7:3）和PLLA纤维膜的形状记忆测试重复7次。B.通过将暂时的直线状（上图）或压缩弹簧状（下图）浸入温水（42℃）中几秒钟来宏观展示形状记忆能力，从而恢复最初的螺旋状形状。

图4：在PLLA和PLLA-PHBV电纺纤维支架上培养长达6天的BMSC的增殖和形态观察（7:3）。（A-B）在不同的培养时间和接种密度下，通过CCK-8测定的BMSC增殖直方图（n=6）。（C-D）BMSC扩散的SEM显微照片和直方图（n=3），E.BMSC的荧光染色。用鬼笔环肽和DAPI分别染色F-肌动蛋白丝（绿色）和细胞核（蓝色）（n=3）（**p<0.01）。

图5：在骨诱导和非骨诱导条件下，在不同支架/基底上培养14天的BMSC的成骨表达。A.ALP染色的代表性图像。B.ALP活性的定量（n=3）。C.ARS染色的代表性图像。D.钙产量的量化（n=3）。E.骨特异性基因编码Runx2、Alp、ColI和Ocn（n=3）的qRT-PCR分析。（F-G）ColI和OPN蛋白在不同组（n=3）中的代表性免疫荧光图像，其中ColI和OPN用绿色荧光标记，而细胞核则用蓝色荧光染色。NM：正常生长培养基；OM：骨诱导介质（*p<0.05，**p<0.01）。