摘要
颌面部战创伤易导致严重的肌肉缺损与功能障碍,而现有修复手段在功能重建方面仍存在局限。电刺激是促进肌肉再生的关键因素,但传统电活性材料难以模拟生理性电-力耦合微环境。本研究基于胶原的天然压电特性,通过多酚修饰与结构调控,构建兼具电活性与力学适配性的仿生支架,为颌面肌肉再生提供新策略。
采用没食子酸修饰胶原纤维,通过氢键作用增强其β-折叠构象以提升压电性能;结合明胶复合与盐析-预拉伸取向技术,构建各向异性水凝胶支架。系统表征其微观结构、力学性能与压电响应,并通过体外成肌细胞分化实验及大鼠体积性肌肉缺损模型评估其生物相容性与促再生能力。
没食子酸修饰显著提高了胶原纤维的β-折叠含量,压电常数提升至3.86 pm/V。预拉伸后的支架呈现高度取向的纤维结构,杨氏模量与断裂应变匹配天然肌肉,并具备稳定的压电输出。体外实验表明该支架可引导成肌细胞定向排列并促进肌管形成;动物实验中,植入组在肌纤维再生、抓力恢复及步态改善方面均优于对照组。
本研究成功开发出一种具有仿生电-力微环境的胶原基压电支架,能够通过内源性电信号调控细胞行为,显著促进骨骼肌再生与功能恢复,为肌肉修复提供了具有临床转化潜力的新材料。
