近年来，干细胞疗法在组织工程学和再生医学领域被广泛研究及运用。间充质干细胞来源丰富，在体外易培养易扩增，同时具有较低的免疫原性，强大的免疫调节功能和多向分化潜能等而被广泛运用于皮肤创伤修复。尽管干细胞疗法已被证实具有很好的疗效，但是如何提高细胞移植效率及靶向性是急需解决的问题。

近期，广东省人民医院陈洪林团队在Advanced Healthcare Materials 杂志(IF=11.092)上在线发表了题为“In situ precision cell electrospinning as an efficient stem cell delivery approach for cutaneous wound healing”的工作。该研究提出了利用原位静电纺丝技术，将负载有MSCs的生物活性纳米纤维直接喷洒至创伤部位进行治疗。

本研究中，作者首先利用间充质干细胞与明胶配制成“生物墨水”，然后使用手持便携式静电纺丝仪，电纺“生物墨水”，得到负载活细胞的纳米纤维材料，直接喷洒在去全皮的大鼠伤口模型上（图1）。该方案不但解决当前干细胞在创面治疗过程出现的细胞移植效率低下、缺乏靶向性等问题，还可以为大面积皮肤创面患者在临床治疗中提供一个快速、无接触、个体化的干细胞与活性生物材料协同治疗的新技术方案。

图1. 原位细胞静电纺丝示意图。

体外研究表明，MSCs能够很好的分布在纺丝纤维上（图2E,F），同时使用流式细胞术检测了经静电高压纺丝后的MSCs的细胞活力。检测结果表明，电压在合适范围内，细胞活力不会有明显降低，而细胞增殖力检测结果与细胞活力检测结果有相同的趋势（图3）。

图2. 手持便携式原位细胞静电纺丝示意图。

图3. 外加电压对细胞活力的影响。

细胞静电纺丝组MSC的表面标记物与对照组MSCs的表面标记物检测结果无显著差异（图4A），表明静电纺丝过程中静电高压对细胞表面标记物没有造成明显影响。此外，经过细胞静电纺丝后，MSCs依然保持其多向分化潜能。如图4B所示，MSCs可以向成骨和成脂分化，多向分化潜能与对照组相比没有明显差异。

图4. 细胞静电纺丝过程对间充质干细胞表面标记物表达及分化能力的影响。

图5为原位细胞静电纺丝在皮肤创面中的应用，动物皮肤创伤模型实验结果表明，利用原位细胞静电纺丝技术喷射载有MSCs的明胶活性材料到大鼠皮肤创面部位，可以显著提高皮肤创面愈合效果，MSCs的疗效并没有因为细胞静电纺丝的过程而受到影响。   

图5. 原位细胞静电纺丝在皮肤创面愈合中的应用。

从组织学分析看（图6），MSCs/Gelatin处理组的新生表皮厚度十分接近正常未损伤的结构表皮，而对照组表皮厚度MSCs/Gelatin处理组的两倍，可见 MSCs 能有效减轻皮肤创伤修复的瘢痕化；Masson染色结果表明MSCs/Gelatin处理组胶原沉积率更高，MSCs有利于胶原再生。

图6. 伤口再生的组织学分析。

免疫组织化学染色结果表明MSCs/Gelatin通过促进血管生成（图7）和增强免疫调节（图8）等作用，从而加快伤口快速愈合速度与修复质量。综上所述，动物实验结果证明，经过细胞静电纺丝后，MSCs的生物学功能依然得到保持。

图7. 伤口新生血管表征。

图8. 伤口炎症反应分析。

结论与展望

本研究针对目前皮肤损伤修复中干细胞治疗移植效率低，不能很好发挥细胞作用的难题，提出利用便携式静电纺丝仪原位静电纺大鼠骨髓来源间充质干细胞至大鼠皮肤创伤模型进行治疗。通过体外一系列细胞实验，动物体内创伤愈合实验的双重验证，证明此种递送细胞的方式具有较强的可行性。本项目拟构建的原位静电纺活细胞技术系统，不仅适用于MSCs和明胶材料，还适用于其他细胞类型和生物材料。因此，其应用范围不仅仅局限在皮肤创面治疗，还可以扩展到其他组织创伤修复，如肌肉。本项目拟构建的技术系统为组织工程与再生医学的研究提供了一扇新窗口。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adhm.202300970