《Biomacromolecules》：Unraveling the Potential of Chondrosia reniformis Collagen for Tissue Engineering Scaffolds, with Particular Insights into Chondrogenic Differentiation
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本研究针对组织工程中软骨再生材料稀缺的难题，以海洋来源的Chondrosia reniformis胶原蛋白为研究对象，通过EDC、戊二醛和京尼平交联制备冻干支架，系统评估其理化特性及生物相容性。结果表明，京尼平交联支架具有大孔径结构，显著促进ATDC5、BJ、EA.hy926细胞及人脂肪干细胞（ASCs）的增殖和代谢活性，并在无外源诱导条件下通过SOX9、ACAN、COMP表达证实其促进软骨分化的潜力。该研究为软骨组织工程提供了新型海洋胶原基材料，具有重要转化价值。
随着人口老龄化加剧和运动损伤增多，软骨缺损的修复已成为临床面临的重大挑战。人体软骨作为无血管组织，一旦受损便难以自我修复，而目前商业化的软骨修复产品（如Chondro-Gide?）仍十分有限。传统哺乳动物来源的胶原蛋白虽广泛应用于组织工程，但存在人畜共患病风险、宗教伦理争议等问题。海洋生物胶原蛋白因其低免疫原性、可持续性等优势逐渐受到关注，其中来自海绵动物Chondrosia reniformis的胶原蛋白因其独特的纤维结构和糖基化特性，展现出巨大的应用潜力。
为探索海洋胶原蛋白在软骨组织工程中的应用，葡萄牙米尼奥大学3B’s研究组的Miguel S. Rocha团队在《Biomacromolecules》上发表研究，系统评估了C. reniformis胶原蛋白支架的理化性质及促进软骨分化的能力。研究人员通过冷冻干燥技术结合化学交联剂（EDC、戊二醛和京尼平）制备三维多孔支架，并利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、圆二色谱（CD）、扫描电镜（SEM）和微计算机断层扫描（μCT）对支架结构进行表征。生物学评价采用ATDC5软骨细胞、BJ成纤维细胞、EA.hy926血管内皮细胞和人脂肪干细胞（ASCs），通过活死染色、DNA定量、qPCR及免疫荧光等技术分析细胞增殖与分化情况。
3.1 C. reniformis胶原蛋白表征
研究证实，从海绵外胚层分离的胶原蛋白保留了天然三螺旋结构，热变性温度达60.8°C，显著高于典型海洋胶原蛋白（25–30°C）。SDS-PAGE显示其表观分子量约300 kDa，糖蛋白染色提示高度糖基化，这可能增强其生物活性。
3.2 海洋胶原蛋白支架表征
μCT和SEM显示所有支架均具有高孔隙率（>86%）和连通性（>96%），其中京尼平交联支架孔径最大，利于细胞迁移。流变学测试表明支架弹性模量（G′）高于粘性模量（G″），结构稳定。戊二醛交联支架吸水率最高，而所有组降解行为相似，21天内质量损失约25–35%。
3.3 京尼平交联支架的体外评价
细胞实验表明，京尼平交联支架无细胞毒性，可显著促进四种细胞的代谢活性和增殖。人脂肪干细胞（ASCs）和ATDC5细胞表现尤佳，活死染色及细胞骨架染色显示细胞充分伸展并渗入支架内部。
3.4 人脂肪干细胞软骨向分化
在无外源诱导因子（基础条件）下，ASCs仍表达软骨相关基因SOX9、ACAN和COMP；而添加TGF-β3的软骨诱导组中，ACAN和COMP表达在21天时分别上调2倍和30倍。免疫荧光进一步证实诱导组中SOX9和ACAN蛋白表达，表明支架自身具有诱导软骨分化的潜力。
该研究首次证实C. reniformis胶原蛋白支架无需外源生长因子即可启动软骨分化，其高热稳定性、糖基化特性及优良孔结构为软骨再生提供了新策略。未来通过体内实验验证其长效安全性后，这类海洋来源材料有望成为软骨组织工程的理想替代方案。
