构建仿生性细胞外基质（ECM）保护屏障：一种用于尿道修复的战略性界面设计，以减轻异物反应

《Journal of Nanobiotechnology》：Constructing a biomimetic ECM protective barrier: a strategic interface design for urethral repair to mitigate foreign body reaction

　　

摘要

尿道重建常常由于移植物引发的异物反应（FBR）而失败，这会导致慢性炎症、纤维化和管腔阻塞。为了解决这一挑战，我们开发了一种创新策略：将3D打印的聚乳酸（PLA）支架预先植入皮下14天，以招募宿主来源的成纤维细胞、单核细胞和脂肪来源的干细胞。这些细胞分泌出一种富含胶原蛋白、弹性蛋白和糖胺聚糖（GAGs）的仿生细胞外基质（ECM），从而形成一种富含蛋白聚糖（PG）的生物活性组织工程尿道移植物（TEUG）。这种富含PG的基质界面具有高密度的蛋白聚糖和糖胺聚糖，能够模拟天然尿道的微环境，在亲水性、表面形态、粗糙度和机械顺应性方面与天然尿道组织非常相似。更重要的是，与市面上可购买的小肠黏膜下层（SIS）基移植物相比，TEUG显著增强了尿路上皮细胞的黏附、扩散和空间定向组织，有效地再现了天然PG基质的功能作用。在兔子的前尿道替换模型中，TEUG不仅提供了必要的结构支持和弹性，还保持了尿道的管状结构和生理可扩张性，以适应排尿过程中的压力变化。此外，它还作为一种功能性生物活性界面，调节了局部免疫微环境，减轻了炎症反应，并抵抗了FBR。因此，组织稳态得以保持，再生能力得到促进，从而实现了早期和有序的上皮化，成功形成了连续的上皮层和收缩性平滑肌组织。相比之下，SIS介导的再生会导致异常的上皮增生，最终导致管腔狭窄或完全阻塞。在整个术后观察期间，TEUG重建的尿道始终保持了通畅的管腔，并表现出更优越的排尿功能。总之，通过设计具有免疫调节和抗FBR特性的ECM界面，我们的方法提供了一种简单、高效且可临床应用的策略，以实现尿道重建的功能性再生。

图形摘要

此图像的替代文本可能是由AI生成的。

尿道重建常常由于移植物引发的异物反应（FBR）而失败，这会导致慢性炎症、纤维化和管腔阻塞。为了解决这一挑战，我们开发了一种创新策略：将3D打印的聚乳酸（PLA）支架预先植入皮下14天，以招募宿主来源的成纤维细胞、单核细胞和脂肪来源的干细胞。这些细胞分泌出一种富含胶原蛋白、弹性蛋白和糖胺聚糖（GAGs）的仿生细胞外基质（ECM），从而形成一种富含蛋白聚糖（PG）的生物活性组织工程尿道移植物（TEUG）。这种富含PG的基质界面具有高密度的蛋白聚糖和糖胺聚糖，能够模拟天然尿道的微环境，在亲水性、表面形态、粗糙度和机械顺应性方面与天然尿道组织非常相似。更重要的是，与市面上可购买的小肠黏膜下层（SIS）基移植物相比，TEUG显著增强了尿路上皮细胞的黏附、扩散和空间定向组织，有效地再现了天然PG基质的功能作用。在兔子的前尿道替换模型中，TEUG不仅提供了必要的结构支持和弹性，还保持了尿道的管状结构和生理可扩张性，以适应排尿过程中的压力变化。此外，它还作为一种功能性生物活性界面，调节了局部免疫微环境，减轻了炎症反应，并抵抗了FBR。因此，组织稳态得以保持，再生能力得到促进，从而实现了早期和有序的上皮化，成功形成了连续的上皮层和收缩性平滑肌组织。相比之下，SIS介导的再生会导致异常的上皮增生，最终导致管腔狭窄或完全阻塞。在整个术后观察期间，TEUG重建的尿道始终保持了通畅的管腔，并表现出更优越的排尿功能。总之，通过设计具有免疫调节和抗FBR特性的ECM界面，我们的方法提供了一种简单、高效且可临床应用的策略，以实现尿道重建的功能性再生。

图形摘要

此图像的替代文本可能是由AI生成的。