摘要：

本文提出基于PLGCL的内源地形构建策略，利用应变诱导晶相转变在膜表面自发形成各向异性微沟槽。该形貌经接触导向调控BMSC黏附、骨架排列与成骨分化，并激活黏着斑—RhoA/ROCK—Lamin A/C—YAP—RUNX2信号。负载SDF-1α后，材料增强干细胞募集，并在大鼠颅骨缺损模型中促进新骨形成，体现内源地形与化学信号协同调控骨再生的潜力。

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研究背景

骨组织工程需高效、稳定、精准诱导干细胞成骨。化学修饰或生长因子递送常受成本、稳定性及微环境匹配限制；微/纳米地形虽可经接触导向调控细胞，但拓扑参数与谱系命运关系尚不清晰，传统光刻、纳米压印等外源加工复杂，且可能影响表面信号传递。因此，亟需可控、可扩展的内源表面地形构建方法。

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主要内容

研究以PLGCL为基材，通过单轴固态拉伸调控球晶向shish-kebab晶型转变，诱导分子链重排与晶体重组，在表面形成尺寸可调微沟槽。系统考察拉伸比对结晶、形貌、亲水性、力学和降解的影响，筛选优化形貌；再以浸渍-冻干负载SDF-1α，构建兼具地形引导与趋化募集的复合膜，评估BMSC行为、力学转导与成骨分化。

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研究设计

设计遵循“加工参数—晶体形貌—表面地形—细胞命运”逻辑。用NMR确认结构，WAXD、SAXS、DSC解析结晶，SEM、CLSM、AFM表征沟槽尺寸、取向与曲率，接触角、拉伸与降解评价理化性能。体外检测BMSC增殖、活死、骨架取向、黏着斑、RhoA/ROCK、Lamin A/C、YAP定位及成骨标志物。体内建立大鼠颅骨缺损模型，植入PLGCL、OM-PLGCL及OM-PLGCL@SDF-1α，结合Micro-CT、组织学与免疫荧光评价骨再生和宿主反应。

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结果

固态拉伸诱导PLGCL应变结晶，形成高度取向shish-kebab结构，表面产生平行微沟槽；沟槽尺寸随拉伸比呈非单调变化，优化组具有合适宽度、深度与边缘曲率。微沟槽促进BMSC增殖、伸长和骨架取向，增强黏着斑成熟与RhoA/ROCK信号，诱导核变形和YAP核转位，上调Runx2、BMP-2、OCN、COL-I等成骨标志物。SDF-1α负载后增强BMSC迁移与募集。动物实验中复合膜促进缺损边缘向中心成骨，组织学显示更成熟骨整合与胶原沉积，并伴随局部炎症反应降低。

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思路延伸

该工作将内源晶相转变作为表面地形构建工具，建立物理—化学信号协同调控干细胞命运的思路。后续可细化拉伸参数与热条件，构建“应变—结晶—沟槽”定量映射；将二维地形拓展至三维多孔支架，评估孔隙、湿态力学与长期降解；优化SDF-1α时空释放；在更大动物与生理载荷下验证；系统评估炎症、血管化与免疫响应。整体为骨再生材料提供可扩展地形设计框架。

原文来源：

Journal of Nanobiotechnology

Pub Date : 2026-09-03

DOI:10.1186/s12951-026-05015-8

Jielin Wang, Qi Xia, Yuexia Shu, Lin Du, Zhibao Chen, Yucai Li, Xiaojian Ye,    Yi-Zhou Gao, Qian Cheng, Xin Gu, Jiangming Yu

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