创伤、感染和肿瘤切除都可能造成肌肉损伤，甚至导致肢体功能丧失，直接影响患者的健康和生活质量。与其他软组织一样，轻微的肌肉损伤通常可以自我修复。然而，体积性肌肉损伤（VML），即肌肉质量损失超过20%的损伤，由于快速纤维化和瘢痕组织的形成而无法再生。

近日，四川大学华西医院金蜀鄂博士后、周宗科教授和四川大学李吉东研究员在Bioactive Materials期刊上联合发表题为“A sandwich-like nanofibrous scaffold with macrophage phenotype transformation and myogenic differentiation for skeletal muscle regeneration”研究论文。针对现有以肌肉干细胞为基础的再生疗法存在自体肌肉干细胞有限和同种异体细胞免疫抑制等问题，本研究设计构建了载透明质酸的仿“三明治”结构三层纤维支架。透明质酸可有效活化静息状态的肌肉干细胞启动肌肉修复并刺激促再生修复型巨噬细胞活化，实现免疫重编程，最终促进骨骼肌再生修复，该支架体系仅由天然高分子和合成高分子通过结构和组分巧妙地耦合，即可实现无因子、无细胞的肌肉再生策略。体外细胞实验及体积性肌肉缺损动物模型验证了该支架促成肌分化、巨噬细胞表型转换和肌肉功能恢复的潜能。

图1. 载透明质酸仿三明治结构纤维支架制备及促肌肉损伤修复示意图。

本研究提出了一种无细胞、无因子的肌肉损伤治疗策略，仅使用合成和天然聚合物。从模拟肌肉异质结构和激活巨噬细胞表型转化两个角度促进骨骼肌再生。具体来说，利用连续电纺丝技术制备了一种仿三明治的三层纤维支架。支架的上表面和下表面为各向异性排列的纤维，高度模拟定向排列的肌肉纤维，而中间层则由含有透明质酸的核壳结构随机纤维组成。

图2. 仿三明治结构PGH纤维支架表征。

研究了取向排列聚己内酯（PCL）纤维对成纤维细胞形态的影响及其对C2C12细胞成肌分化的影响。排列整齐的纤维层旨在调节细胞骨架和核形态，从而促进肌细胞的定向、成肌分化以及随后肌管的形成。

图3. 取向和随机PCL纤维可重塑细胞骨架和核变形进而调节成肌分化。

图4. 仿三明治结构PGH纤维支架力学性能。

同时，考察了明胶的加入如何影响纤维支架的理化性质，并优化了明胶与PCL的比例。对仿三明治纤维支架的三层结构进行了表征，并研究了其机械性能。随机纤维层增强了纤维支架的断裂伸长率和缝合保持强度。

图5. 纤维支架在体外和体内介导巨噬细胞表型转化。

同时，核壳纤维中的透明质酸在激活肌肉干细胞和巨噬细胞表型转化方面发挥着关键作用。

图6. 通过TA肌肉损伤模型评估纤维支架对骨骼肌再生的调节作用。

图7. 术后4周，通过步态分析和握力测试评估TA肌肉功能恢复情况。

此外，还通过体外和体内实验评估了仿三明治纤维支架的激活巨噬细胞表型转化能力。最后，通过胫骨前肌体积性肌肉损失（VML）模型评价了其促肌肉再生修复潜能，并对肌肉功能恢复进行了初步评估。

论文信息：Shue Jin#, Yongrui Cai, Yaxing Li, Jing Wen, Xiaoxue Fu, Ping Song, Pengyu Lu, Anjin Chen, Zeyu Luo, Weinan Zeng, Jidong Li* and Zongke Zhou*. A sandwich-like nanofibrous scaffold with macrophage phenotype transformation and myogenic differentiation for skeletal muscle regeneration. Bioactive Materials, 2025, 51: 211- 230.

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2452199X2500194X