DOI: 10.1186/s12951-021-00878-5

大多数天然细胞外基质（ECM）是三维（3D）网络结构的微/纳米纤维，可促进细胞粘附和3D生长。电纺丝纤维模仿了2D ECM，但是由于连续微/纳米纤维的纵向塌陷，无法模拟3D ECM。在此，研究者通过静电纺丝、均质、成型和热交联制备了3D电纺丝微/纳米纤维海绵，用于细胞和血管的3D组织再生。纤维海绵具有较高的孔隙率、吸水率和压缩回弹性，制备过程中未使用化学交联剂。体外研究表明3D短纤维海绵为细胞生长提供了一个富氧环境，有利于HUVECs的3D增殖和生长，刺激VEGF的表达，很好地促进了HUVECs的血管形成。体内研究表明3D短纤维海绵对糖尿病大鼠的慢性伤口具有良好的3D粘附性。此外，3D短纤维海绵在促进糖尿病全层皮肤缺损（包括伤口愈合、毛囊再生、血管生成、胶原蛋白分泌等）修复方面优于2D微纤维/纳米纤维膜。因此，电纺丝短纤维海绵是模拟3D ECM并促进组织3D再生的特殊候选材料。

图1.EFs和EF海绵的表征和形态。a）EF海绵的制备示意图；b）不同纤维密度的EFs和EF海绵的SEM图像；c）热交联机理示意图；d）EF和EF海绵的FTIR光谱；e）不同尺寸和形状的EF海绵的照片

图2.EF海绵的特性分析。a）不同纤维密度的EF和EF海绵的吸水率和孔隙率；b）不同纤维密度的EF海绵的膨胀率；c）EF海绵的弹性照片；d）不同纤维密度的EF海绵的压缩力学性能

图3.HUVECs在EF和EF海绵支架上的体外生物相容性。a）在EF和EF海绵上培养的HUVECs的图像，通过HE染色、荧光染色和SEM对其进行表征；b）在EF或EF海绵上培养1、4和7d的HUVECs的增殖情况（**p<0.01）；通过c）蛋白质印迹法和d）半定量检测VEGF和HIF-1α的蛋白质水平（**p<0.01）

图4.体内糖尿病伤口愈合研究。a）第0、7、14、21天不同治疗组的伤口愈合图像；b）不同治疗组的伤口愈合示意图。粉色区域表示初始伤口区域，紫色区域表示不同时间点的伤口区域。c）不同时间点的伤口闭合率；d）第21天的伤口面积定量（*p<0.05和**p<0.01）

图5.不同时间点不同治疗组伤口修复的组织学分析。a）不同时间点不同治疗组的HE和Masson染色图像；b）不同时间点不同治疗组的伤口愈合长度和c）新生毛囊的数量（*p<0.05和**p<0.01）

图6.胶原沉积的免疫荧光染色。a）不同时间点不同治疗组中的I型胶原蛋白和b）III型胶原蛋白的代表图；c）定量I型胶原蛋白和d）III型胶原蛋白的相对阳性面积，（*p<0.05和**p<0.01）

图7.不同时间点不同治疗组中细胞角蛋白和α-SMA的免疫荧光染色。a）CK14和b）α-SMA的代表性图；c）CK14和α-SMA相对阳性面积的定量，（*p<0.05和**p<0.01）