临床上，肌腱损伤患者在治疗过程中大多不可避免地出现损伤部位的组织粘连情况。当情况恶化时，往往需要进行二次手术以解决粘连问题才能恢复肌腱功能。肌腱损伤需要精细的手术探查和细致的肌腱断裂修复，手术修复是目前急性跟腱断裂的主要治疗方法。然而，由于肌腱和周围软组织的血管性低、细胞性低，肌腱愈合仍然是一个临床问题。该研究通过将生物活性物质与纳米纤维结合，企图建立一种保护性屏障来阻止损伤肌腱组织粘连，同时利用纳米纤维膜屏障进行生物活性物质的递送，旨在抑制损伤肌腱粘连的同时促进组织愈合。

近日，上海理工大学余灯广教授、上海长征医院卢旭华主任医师和香港圣方济各西斯大学Sim-Wan Annie Bligh教授联合在期刊《Chemical Engineering Journal》上，发表了最新研究成果“Electrospun multi-functional medicated tri-section Janus nanofibers for an improved anti-adhesion tendon repair”。该成果并列第一作者为上海理工大学硕士生徐琳、海军军医大学硕士生李奇晟。余灯广教授、卢旭华主任医师和Sim-Wan Annie Bligh教授为共同通讯作者。该研究利用三流体并列电纺技术，开发了一种新型的三层并列结构纳米纤维屏障，用于肌腱修复。该纳米纤维由具有不同功能的三种药物成分（蜂蜡BW、槲皮素QUER和酮洛芬KET）组成，通过调整聚合物基质和蜂蜡含量，增强了屏障的疏水性和机械性能。实验表明，该纳米纤维能有效持续释放药物，促进肌腱生长，并在体内外测试中验证了其抗粘连效果，为临床肌腱修复提供了潜在的应用前景。

该研究采用聚乳酸（PLA）和ɛ-聚己内酯（PCL）作为成丝基质，并添加KET、QUER以及BW赋予纤维膜生物活性，重点研究了BW浓度对纤维膜性能的影响，以期获得肌腱愈合过程中更好的润滑性。基于不同浓度BW（0%、0.75%、1%和1.25%（w/v））工作液作为最外层流体，同时内层和中间层分别负载2%（w/v）的KET和QUER，该研究应用三流体并列电纺技术制备出系列PLA-PCL-KET//PLA-PCL-QUER//PLA-BW并列复合纳米纤维膜。通过扫描电子显微镜（SEM）观察到不同三层并列纳米纤维（图1a-d）均具有良好的线性形貌，且纳米纤维的平均直径与工作流体中BW浓度呈正相关。进一步对纳米纤维的横截面进行SEM观察（图1e），三个部分以连续的偏芯方式排列。虽然最外层的部分覆盖了纳米纤维的大部分表面，具有最大的表面积（图1f），但它本质上是一种层状形式，而不是圆柱形结构。相比之下，T2和T3部分分别具有弯月形和圆形结构，直接反映了喷丝头的结构。静电纺丝技术可以在多种工作流体的单步处理中以喷丝头的宏观结构为模板开发出复杂的纳米结构。

图1（a-d）不同三层并列结构电纺纳米纤维的SEM，（e）三层并列纳米纤维横截面的SEM和（f）纳米纤维最外层超薄且具有最大表面积的原因

在连续的168小时体外药物释放实验中，两种药物均保持了缓慢释放的模式，并在后续处理中呈现出持续释放的趋势。随着表面BW浓度的增加，KET从F1-F4的释放分别达到了93.29 ± 5.59%，83.04 ± 1.95%，76.08 ± 2.00%和71.22 ± 4.76%（图2（a））。QUER的释放分别达到了79.13 ± 5.37%，67.88 ± 0.84%，59.19 ± 1.94%和43.81 ± 3.86%（图2（b））。相比于药物粉末KET和QUER在24小时内溶解达到饱和（图2（c）），纳米纤维膜有限延缓了药物的释放。因此，BW的存在不仅提高了纳米纤维膜表面的润滑性，还实现了封装药物的持续释放。并且药物从纳米纤维中的释放与水分子侵入的数量密切相关，水分子侵入并扩散，驱动药物从纳米纤维中释放（图2（d））。

图2 纳米纤维膜的体外药物释放

针对细胞层面的验证，将成纤维细胞培养于不同对照组纳米纤维表面，通过活/死细胞试剂染色（图3a）发现随着最外层BW浓度不断增加，成纤维细胞数量在不断减少（图3e）。CCK-8细胞计数实验（图3d）得出一致结果。并进一步通过荧光染色来观察细胞骨架判断成纤维细胞的粘连情况（图3b），发现细胞能够均匀分散且呈现平均细胞面积递减的趋势（图3f）。最后通过免疫荧光染色来检测纤维膜上的粘附蛋白，评价成纤维细胞在纳米纤维膜表面的生长抑制倾向。染色图像观察可知各对照组纳米纤维中粘附蛋白表达随着纤维最外层BW浓度的增加而减弱（图3c）。且这与对应的各组相对荧光强度的半定量分析显示结果一致（图3g），对应黏着蛋白表达强度不断降低，其图像荧光强度也随之降低。体外细胞实验结果表明，本研究制备的三层并列纳米纤维膜对成纤维细胞有明显的抑制作用，为后续的大鼠体内实验提供有力支持。

图3 纳米纤维膜的体外抗粘连性能

针对组织层面的验证，通过构建大鼠肌腱损伤模型，分别利用制备的不同实验组纳米纤维膜来包裹大鼠的损伤肌腱部位（图4a），21天后再次解剖大鼠根部对肌腱组织进行观察分析（图4b）。大体观察进行粘连评分（图4f），纤维膜的包裹使得损伤肌腱周围的粘连程度降低。处死大鼠并取下肌腱进行组织学评估。通过 H&E和Masson染色分析（图4c,d）得知对照组中肌腱表面存在大量粘连，而实验组中膜能将肌腱和周围组织隔开有效抑制粘连。并且实验组中随着BW浓度的提升能有效降低粘连组织在肌腱表面的附着力。同时能观察到实验组的损伤肌腱区域有新血管生成，并对此进行组织学粘连评分（图4g）。最后通过免疫荧光染色对肌腱周围Col Ⅲ沉积进行分析（图4e），结果证明肌腱组织中Col Ⅲ的表达不断减弱，分布也越来越分散，荧光强度分析结果可见表达不断降低（图4h）。

图4 纳米纤维膜的体内抗粘连性能

综上所述，本文采用三层并列电纺技术，制备出用于肌腱抗粘连的多功能复合纳米纤维膜，为肌腱损伤抗粘连的治疗提供了一种新策略。静电纺丝技术制备的纳米纤维膜可以整合生物活性物质，如止疼抗炎药物或抗粘连成分，在损伤肌腱部位持续释放达到治疗效果。因此，在当今医疗系统中新型多功能材料的不断开发使用，为肌腱损伤后的治疗提供了更多的可能性。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.152359