DOI: 10.1016/j.matchemphys.2021.125059

由于胶原蛋白（Col）的高水溶性和快速降解性，目前可用的胶原蛋白基移植物不能为细胞生长提供结构指导，并且在植入后容易受到细菌感染。本研究制备了一种平行排列的β-磷酸三钙/胶原（β-TCP/Col）复合纳米纤维支架，其微观结构与天然骨基质膜相似。测试了不同静电纺丝参数（纺丝电压、接收距离、前进速度和滚筒转速）对纳米纤维形态和结构的影响，以确定最佳参数设置。所制备的支架与戊二醛（GA）交联，以降低Col的水溶性和降解率。该支架能够促进体外仿生磷灰石类矿物质沉积，形成矿物-纳米纤维复合材料，有利于加速骨修复过程中的骨整合。该支架不仅具有良好的骨髓间充质干细胞（BMSCs）相容性，而且对大肠杆菌（E.coli）显示出很强的抗菌活性，可降低植入后细菌感染的风险。这种复合纳米纤维支架为骨缺损修复提供了一种具有抗菌活性的新型生物活性骨支架材料。

图1.电纺β-TCP/Col复合纳米纤维在不同电压（a-18kV；b-20kV；c-22kV；d-24kV）下的SEM图。

图2.不同接收距离（a-7cm；b-10cm；c-12cm；d-15cm）下电纺β-TCP/Col复合纳米纤维的SEM图像。

图3.不同注射速度下电纺β-TCP/Col复合纳米纤维的SEM图像及其直径分布（a-0.00025ml/s；b-0.0005ml/s；c-0.001ml/s）。

图4.不同滚筒转速下电纺平行排列β-TCP/Col复合纳米纤维的SEM图像和纳米纤维直径分布（a-2500r/min；b-2600r/min；c-2700r/min；d-2800r/min）。

图5.β-TCP/Col复合纳米纤维支架的XRD和FITR图（A-XRD图；B-FITR图；a-Col；b-β-TCP/Col复合纳米纤维；c-β-TCP）

图6.电纺β-TCP/Col复合纳米纤维支架在交联过程中的SEM图像（a-25％，24h；b-25％，48h；c-50％，24h；d-50％，48h）。

图7.Col和GA的交联机制示意图。

图8.干态和湿态β-TCP/Col复合纳米纤维支架的力学性能（a，b-拉伸曲线；c，d-拉伸强度和应变）

图9.β-TCP/Col纳米纤维支架在矿化和降解试验中第1、3和14天的SEM图像（a、b和c分别对应于支架矿化1、3和14天的SEM；d、e和f分别对应于支架降解1、3和14天的SEM）。

图10.β-TCP/Col复合纳米纤维支架的矿化和降解率。

图11.β-TCP/Col复合纳米纤维支架的细胞毒性。

图12.β-TCP/Col复合纳米纤维支架的抗菌活性（a，b-抑菌圈照片（β-TCP/Col和Col.对大肠杆菌的抑菌圈）；c，h-浊度；d-抑菌率（大肠杆菌和金黄色葡萄球菌）；e-β-TCP/Col纳米纤维支架在SBF中不同时间点释放的非累积和累积Ca2+浓度；f，g-抑菌圈照片（β-TCP/Col和Col.对金黄色葡萄球菌的抑菌圈））。

图13.β-TCP/Col纳米纤维支架对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌机制示意图。