虽然间充质干细胞能显著促进伤口愈合，但在伤口部位寿命短暂，限制了修复功效的完全发挥。而间充质干细胞外泌体的快速分泌和体内半衰期短也是临床应用挑战，维持其生存力、功能和稳定释放也存在问题。
因此本文特别介绍仿生支架的特点及优势，通常仿生支架是多孔、生物相容且可生物降解的结构，其可以通过提供机械、物理和生物化学刺激来创造适当的微环境，以促进最佳的细胞生长和功能。
如下图所示， 仿生支架具有增强伤口愈合过程的各种益处，例如气体交换、吸收渗出物、为细胞迁移提供潮湿条件以及减少过度氧化反应。
仿生支架可调节细胞的物理、化学和机械维持，需具备细胞相容性，通过共价键和静电相互作用等与细胞或外泌体良好附着，保护和稳定它们。大孔径和高孔隙率利于液体渗透及营养物等转移，也使支架更快降解，便于细胞及其衍生的外泌体与靶向消融组织相互作用。
上图显示使用支架释放外泌体的作用
目前的研究集中在四种不同的支架上，包括多孔支架、水凝胶支架、纳米纤维支架和3D打印支架。
四大类仿生支架介绍
多孔支架
利用天然或合成聚合物，通过成孔剂沥滤、气体发泡和冷冻干燥等多种方法，可以生产出有着大量孔隙且孔结构相互连通一致的海绵支架。
这些支架的多孔性合适，能便于气体和微量营养素交换，还能吸收渗出物。比如在崔等人的研究中，他们使用冷冻干燥法合成胶原蛋白 - 柞蚕丝素蛋白杂化支架来装载间充质干细胞。各种支架的孔隙率都不错，范围在 63.51% 到 94.68% 之间，支架的水蒸气透过率（WVTR）约为 52 - 64%。
Khandan - Nasab等人提出了平均孔径为 100 微米的藻酸盐 / 支链淀粉 / 透明质酸支架，这种支架有利于细胞附着和迁移。他们采用场发射扫描电镜（FE - SEM）和 4′，6 - 二脒基 - 2 苯基吲哚（DAPI）荧光染色来评估脂肪来源的间充质干细胞在支架上的附着情况。结果显示该支架的细胞附着能力很强，培养 1 天的细胞在其表面形态均匀，在多孔框架中均匀分散且高密度连接。
海绵和水凝胶支架的制造方法不同，这使得支架内的含水量百分比也不一样。同时海绵支架的制造比水凝胶更费时间，其表面和结构需要依据细胞类型和宿主组织来调整。
总体而言，海绵支架有着统一且相互连接的孔隙网络，为细胞附着、迁移和营养转换创造了适宜的条件。
水凝胶支架
水凝胶结构属于聚合材料，其亲水特性使其能在三维结构中保有大量水分。
水凝胶在伤口愈合治疗领域备受关注，因为它能维持植入部位的细胞活力，而且用途广泛。水凝胶还会因亲水性而对细胞粘附、增殖和分化产生影响。
水凝胶可以用天然和合成聚合物来制造。天然聚合物基水凝胶在生物相容性、细胞相互作用和降解方面比合成聚合物基水凝胶有一些优势，不过其应用范围受限于自身有限的机械强度。而在合成聚合物基水凝胶中，可以通过操控聚合物链的结构或官能团来解决这个限制。
例如，鉴于在体内调节生物材料的降解速率至关重要，Martin等人使用可水解降解的酯键来制造人造水凝胶，这种水凝胶具有可调节的体内降解动力学，可作为用于临时调节的间充质干细胞载体。通过改变结构大分子单体中酯与酰胺键的比例，可以控制体内水凝胶的降解程度。与广泛使用的蛋白酶可降解水凝胶相比，这些水解水凝胶的降解速度有利于皮肤伤口不受阻碍地愈合，同时还能改善间充质干细胞在局部的存在情况。
裂缝的形成往往会损害传统水凝胶的有益性能。因此，人们设计出了功能性水凝胶，让它具备自愈合或自修复能力来克服这一缺点。可注射和自修复水凝胶能够适应不同的伤口形态和动态变化。而且，自修复水凝胶在柔韧性、粘附性和亲水性方面比传统敷料更出色。
白等人提出了一种新的自修复水凝胶，它是通过用透明质酸 - 醛原位交联 N - 羧乙基壳聚糖和己二酸二酰肼来制备的。其自愈能力可以修复结构和功能损伤，保持网络结构的完整性和凝胶的机械性能。间充质干细胞在这种多功能水凝胶中能够很好地粘附和增殖，展现出了适合治疗糖尿病足溃疡（DFUs）的保护和递送特性。
在另一项研究中，王等人设计了载有胎盘间充质干细胞来源的外泌体的甲基纤维素 - 壳聚糖水凝胶。宏观测试证实了其自愈合特性，即两片染色的水凝胶融合后，形成的水凝胶足够坚固，能承受张力而不断裂。
纳米纤维支架
纤维支架的生产主要是通过静电纺丝来生成微米级或纳米级纤维的三维结构，这种结构和天然人体组织的结构很相似。
电纺纳米纤维在伤口愈合过程中非常关键。它独特的结构有着相对较大的表面积，能很好地模拟天然细胞外基质（ECM），其防水性和透气性可调节，药物输送过程可定制，孔间连接性良好，还有不产生疤痕的潜力，这些特点使其成为伤口愈合过程中的有效工具。
高表面积 - 体积比的特点有利于细胞粘附，不过小孔径可能会阻碍细胞迁移。所以，必须针对特定的细胞类型进行定制设计。有几个因素会影响电纺纳米纤维的直径和形态，包括聚合物溶液特性、加工参数和环境条件，其中静电纺丝工艺参数，比如粘度 / 浓度、施加电压和流速，是很重要的一类因素。
Prakashan等人报道了平均纤维直径为 200 - 300nm 的聚己内酯 - 明胶纳米纤维支架适合骨髓来源细胞的粘附、增殖和迁移，这种纳米纤维支架对伤口愈合有促进作用。
Abdollahi等人开展了一项研究，来探究细胞纳米纤维复合支架对慢性伤口（特别是糖尿病溃疡）的综合影响。他们使用纳米生物支架将人脂肪来源的间充质干细胞和胎盘来源的间充质干细胞运送到伤口部位，利用胶原涂层技术让间充质干细胞附着到这个结构上。当间充质干细胞附着在支架上时，呈现出典型的梭形或成纤维细胞样形态。该支架还表现出了溶胀、亲水性、生物降解率和生物相容性等预期的特性。
纳米纤维也可以在双层伤口敷料中和水凝胶结合。在这种结构中，纳米纤维和水凝胶共同促进伤口愈合。顶层的纳米纤维为支架提供机械保护，还能保持液体和氧气的渗透性。同时，水凝胶层作为细胞生长和输送的三维基质，能促进新组织再生。
因此，Lashkari等人报道了聚己内酯 / 明胶纳米纤维，这种纳米纤维直接电纺在设计好的胶原 / 藻酸盐水凝胶上，用于接种脂肪来源的间充质干细胞。他们的研究结果表明，与对照组相比，接种细胞的双层支架和纳米纤维在 epithelial 再形成、新血管形成和胶原重塑方面都有改善。
3D 打印支架
3D 生物打印是一种基于计算机设计的增材制造方法，可以创建生物相容的三维结构。
这些皮肤替代物比传统的皮肤再生方法更有优势，因为它们在临床应用中自动化和标准化程度高，而且能精确地结合活细胞、生长因子和其他生物分子。3D 打印技术制造皮肤支架的优势包括整合相互连通的大 / 微孔、利用各种生物链接以及创建与组织缺损匹配的精确几何结构。此外，广泛的设计自由度、精确且可重复的结果以及经济实惠的打印机的普及，使得人们对 3D 生物打印的兴趣越来越浓厚。
使用 3D 生物打印来制造这些支架需要生物链接，这是生物打印材料。各种天然聚合物和合成生物聚合物都被用作过生物链接。
例如，吴等人用明胶和海藻酸钠生物打印了一种高效的生物支架，里面装载了脂肪来源的间充质干细胞和一氧化氮，以此来评估其对促进严重烧伤伤口愈合的效果。结果显示，细胞在水凝胶中分布均匀。而且扫描电镜（SEM）图像表明，支架和细胞的网格状结构在制备好的水凝胶内部和表面都有生长。此外，一氧化氮的累积释放显示出一氧化氮能长时间持续释放。最后，该支架通过促进上皮形成、胶原沉积和新血管形成，增强了伤口愈合能力。
另外，胡等人采用基于挤压的低温 3D 打印方法生产脱细胞的小肠粘膜下层，其中掺入了中孔生物活性玻璃和骨髓间充质干细胞衍生的外泌体，用于加速糖尿病伤口愈合。
上面综述了使用四种多孔、纳米纤维、水凝胶和3D打印支架来负载MSC或外泌体以促进伤口愈合的进展。
这些支架有效地增加了MSCs的保留时间或增加了MSC衍生外泌体在伤口区域的稳定性。此外，这些支架具有合适的性质，如抗炎、抗氧化和抗菌，在与MSC或MSC衍生外泌体的协同作用下，改善伤口愈合。这些支架为间充质干细胞或间充质干细胞衍生外泌体发挥其再生作用，如血管生成，提供了一个最佳的环境。
总的来说，联合治疗产生了有希望的结果，未来仿生支架和细胞的联合前景广阔。
参考文献：
