本研究探索了金属-酚醛网络（MPNs）作为下一代多功能免疫调节生物复合材料的新型填料的潜在应用。分别选择单宁酸（TA）和Mg2+作为模型酚配体和金属离子，用于组装MPN颗粒，然后通过共混静电纺丝制备TA-Mg/聚己内酯（PCL）复合纳米纤维支架。对所得复合支架的测量证实了TA基序和PCL链之间的强氢键相互作用以及MPN颗粒在整个基材中的良好分散性。由于MPN复合物的pH响应性分解动力学，TA和Mg2+均表现出pH响应性缓释行为，从而引发显著的生物学效应。具体而言，TA和Mg2+协同产生了一个有利于成骨的抗炎微环境，而Mg2+直接刺激了干细胞的成骨分化。因此，当用作屏障膜以引导骨组织再生时，该复合膜可显著增强体内成骨性能。这种填料的一个独特优势在于它结合了金属离子和酚配体的功能。通过选择不同的酚配体和金属离子，可以很容易地获得一系列具有独特功能的新型MPN基填料，这表明该体系在下一代多功能生物复合材料中具有广阔的应用前景。
图1.（a）含不同酚配体和金属离子的MPN颗粒的制备过程示意图。（b）MPN修饰纳米纤维膜的潜在应用说明。（c）TA-Mg5、TA-Mg10和TA-Mg25 MPN颗粒的扫描电子显微镜（SEM）图像。（d）由DLS分析获取TA-Mgn MPN的粒径分布。（e）TA-Mg25样品经EDS映射后的图像。（f）由EDS映射检测TA-Mgn颗粒的化学成分。（g）TA-Mgn颗粒的X射线光电子能谱（XPS）。（h）TA-Mgn颗粒的傅里叶变换红外光谱（FTIR）。（i）pH值调整为7前后TA-Mg2+（1:25）溶液的数码照片。
图2.（a）EDS映射图像中出现的纯PCL纳米纤维和TA-Mgn/PCL纳米纤维的SEM图像；红点代表元素镁。（b）图像显示纯PCL膜和MPN修饰膜的水接触角。（c）TA-Mg25/PCL的XPS光谱。（d）纯PCL和MPN修饰膜的代表性单轴拉伸应力-应变曲线。（e）由单轴拉伸试验获得的弹性模量。（f）由单轴拉伸试验获得的纯PCL膜和MPN修饰膜的断裂应力。每个误差条表示三个独立测量的标准偏差。
图3.（a）TA-Mgn颗粒分离示意图。（b）在7.4、5.0和3.0不同pH值的生理盐水中TA-Mg25/PCL膜释放Mg2+的曲线。（c）评估TA-Mgn/PCL膜的PTIO·-和ABTS+-清除能力。（d）5分钟时间间隔内TA-Mgn/PCL膜的DPPH·-清除能力。（e）不同pH条件下TA-Mg25/PCL膜和（f）浸出液在30天内的DPPH·-捕获能力。（g）巨噬细胞中ROS检测的机制说明。（h）通过DCFH2-DA荧光强度的流式细胞术分析测定RAW264.7细胞中的ROS水平。（i）免疫荧光图像反映了LPS刺激巨噬细胞中的ROS水平。（g）指示ROS表达的定量荧光强度。每个误差条表示三个独立测量的标准偏差。
图4.（a）通过SEM观察rBMSCs在膜上的粘附及其12和24h时的形态。（b）附着在不同样品上的rBMSCs的纵横比。（c）使用qRT-PCR获得与膜共培养7天后成骨基因表达的定量分析。（d）通过CCK-8测定获得样品表面上rBMSCs的增殖。（e）通过免疫荧光染色和（f）定量分析测定共培养7天后ALP的表达。（g）与PCL和TA-Mg25/PCL膜共培养5天和10天的BMSCs的ALP染色。
图5.（a）示意图和（b）数码照片显示将膜皮下植入到大鼠体内。（c）通过qRT-PCR检测巨噬细胞中与炎症相关的基因表达。（d）通过流式细胞术分析巨噬细胞表面标志物（CD206和iNOS）的代表性点图像。（e）巨噬细胞表面标志物的免疫荧光染色以分析其极化程度。（f）免疫荧光染色，（g）膜植入4天后皮肤组织切片的IHC分析以及（h）膜植入4天和14天后的H&E染色。
图6.（a）示意图显示在兔颅骨缺损处植入膜。（b）共培养5天和10天后，对暴露于条件培养基（CM）的rBMSCs的ALP活性进行评估。（c）体外成骨相关基因表达的qRT-PCR分析。（d）与CM孵育7天后rBMSCs中ALP的免疫荧光染色。（e）膜植入12周后重建颅骨的显微CT图像。（f）样本中新骨量的统计分析。（g）颅骨缺损切片的H&E和（h）Masson三色染色。
