英文原题：Carbon Fiber-Mediated Electrospinning Scaffolds Can Conduct Electricity for Repairing Defective Tendon
通讯作者：俞银贤，上海市第一人民医院；孙彬彬，东华大学；莫秀梅， 东华大学
第一作者：于筱，东华大学；吴亘彬，上海市第一人民医院
背景介绍
肌腱是连接肌肉和骨骼的结缔组织，由沿其纵轴排列的胶原纤维束组成，在运动过程中储存和转移能量。当肌腱部分或完全断裂时会破坏胶原蛋白结构，导致电信号通路中断。重建肌腱的原始电信号通路，促进缺损肌腱的再生和功能恢复是一项挑战。
图1. 碳纤维介导的静电纺支架的制备和应用示意图
文章亮点
近日，上海市第一人民医院骨科临床医学中心关节外科俞银贤副主任医师和东华大学孙彬彬讲师、莫秀梅教授在ACS Applied Materials & Interfaces上发表了含碳纤维的静电纺支架可导电修复缺损肌腱的研究。在这项研究中，该支架是由PLA/SF纳米纤维膜包裹导电、高强度、松散的单束碳纤维制成。取向的碳纤维单丝模拟肌腱中的胶原纤维，纳米纤维膜模拟肌腱中包裹胶原纤维的结缔组织，在机体内源电场的作用下导电的碳纤维支架产生电信号，从而加速细胞迁移、增殖、分化和表达，最终促进肌腱修复。
图2. 导电支架的表征
本研究使用的碳纤维单丝直径为5.07±1.20 μm，与肌腱胶原的直径相匹配，可以快速建立肌腱组织与支架之间的连接。由于纳米纤维膜的存在，支架的最大拉伸力是碳纤维的2.4倍，同时为细胞适应电刺激加速增殖和表达提供了良好的时间和空间条件。体外实验发现，电刺激可以加速肌腱细胞的迁移，增殖和取向排列。在兔跟腱缺损修复模型中，与不导电的PET支架相比，碳纤维介导的静电纺丝支架几乎充满了胶原纤维。转录组测序结果显示，TNMD和FMOD表达上调，其相关蛋白聚糖和糖胺聚糖结合蛋白通路增强，可调节TGF-β信号通路，优化细胞外基质组装，从而促进了肌腱修复。
图3. 转录组测序
总结/展望
本研究设计的碳纤维介导的静电纺支架可帮助体内肌腱缺损处的内源电场的快速恢复促进肌腱修复，弥补了导电性支架修复肌腱缺损的不足，揭示了导电性对肌腱修复信号通路的潜在影响，为今后的临床研究提供了新的途径。
相关论文发表在ACS Applied Materials & Interfaces上，东华大学博士研究生于筱和上海市第一人民医院吴亘彬为文章的第一作者，上海市第一人民医院骨科临床医学中心关节外科俞银贤副主任医师和东华大学孙彬彬讲师、莫秀梅教授为共同通讯作者。
通讯作者简介
俞银贤 教授
俞银贤：上海交通大学医学院附属第一人民医院骨科临床医学中心关节外科副主任，副主任医师，硕士研究生导师，美国Mayo Clinic骨科博士后。主攻关节置换和关节镜手术，每年主刀三四级关节外科手术800余例。发表SCI论文10余篇，主持基础及临床研究课题6项，科研经费200余万，参与美国国立卫生研究院等课题，2019年入选上海市“浦江人才”，兼任中国骨科菁英会运动医学分会委员等。
莫秀梅 教授
莫秀梅：东华大学二级教授，博导， 上海纳米生物材料与再生医学工程技术研究中心主任。从事静电纺纳米纤维用于组织再生的研究达二十多年之久，在纳米纤维用于血管再生、皮肤再生、神经再生、肌腱再生、骨和软骨再生中做出了许多成果，主持和承担国家“十三五”重点研发项目、国家高技术研究发展863计划、国家自然科学基金、上海市科委重大重点等基金、企业技术开发项目等100多项，申请有关专利123项，授权专利48项，主编和参编专著11部，发表SCI文章453篇。总引用量1.7万次，h-index为67, ISI Web of Science显示莫秀梅在静电纺丝领域的研究论文发表世界排名第七。研究成果分别荣获上海市技术发明一等奖，国家科技进步二等奖,上海市自然科学三等奖，中国产学研合作创新奖，中纺联技术发明二等奖。连续五年为中国高被引学者、荣获姑苏创业领军人才、第六届“中国侨界贡献（创新人才）奖”、烟台“蓝海英才计划”高端创新人才。
孙彬彬 讲师
孙彬彬：东华大学生物与医学工程学院讲师，硕导。主要从事生物3D打印以及静电纺丝技术在生物材料和组织工程领域的应用研究，研究方向包括：3D打印生物墨水的研发，3D打印含血管网络组织工程支架的制备和应用研究，静电纺新型神经导管支架的制备及应用研究，人造皮肤、软骨、骨、小口径血管等支架的制备及研究以及药物缓释体系的制备和研究。以第一/通讯作者（包括共同）发表SCI论文30余篇，总引用数近3000次，H因子32（谷歌学术）。参与申请专利20多项，其中授权发明专利5项，实用新型10余项。主持国家自然科学基金青年基金1项，博士后科学基金特别资助项目1项。
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ACS Appl.Mater.Interfaces 2024, 16, 39, 52104–52115
Publication Date: September 17, 2024
https://doi.org/10.1021/acsami.4c12245
Copyright © 2024 American Chemical Society
Editor-in-Chief
Xing Yi Ling
Nanyang Technological University
Deputy Editor
Peter Müller-Buschbaum
Technische Universität München
ACS Applied Materials & Interfaces为化学家、工程师、物理学家和生物学家等的跨学科领域提供服务，重点探索如何具体应用开发新材料和研究界面过程
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16
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