近期，深圳大学刘洲研究员、孟思副研究员、孔湉湉教授联合广州中医药大学第四临床医学院，基于细菌纤维素特殊的纳米纤丝结构开发了一种新型的具有异质多孔网络结构的纤维状生物支架材料。这项工作以《Tailoring the Heterogeneous Structure of Macro-Fibers Assembled by Bacterial Cellulose Nanofibrils for Tissue Engineering Scaffolds》为题发表在Small上。

图1. 由细菌纤维素纳米纤维制成的组织工程支架异质结构示意图，其特征是皮层致密，芯层松散。这种独特的设计增强了细胞粘附力，促进了细胞生长。

  细胞外基质（ECM）的纳米纤维网络结构在形成和维持细胞和组织的物理结构方面发挥着关键作用，并指导细胞生长、排列和分化。然而，ECM来源少、存在跨物种病毒传播风险、尺寸结构难以设计、机械性能及结构稳定差等问题，限制了其应用。

  细菌纤维素纳米纤丝（BCNF）是由一种醋酸菌属、根瘤菌属或土壤杆菌属等微生物分泌而成的纤维状高结晶纤维素，其直径为40-60纳米。BCNF与ECM主要成分胶原纳米纤维有许多相似之处。例如，它们具有相同的自组装潜力，并具有相同的次级束状原纤维结构。BCNF生物相容性优异、可生物降解，并且具有高的持水能力。更重要的是，BCNF富含羟基，可以通过氢键连接并交织形成三维类ECM结构，为细胞生长提供机械优异、抗溶胀和结构复杂的支架。因此，BCNF是胶原纳米纤维的极好替代品，用于制造适用于组织工程和再生医学的生物支架材料。

  由于细菌分泌的原始BCNF的宏观形状为膜状，往往不能满足生物支架外形需求，需要进行二次加工。目前BC基生物支架主要的制备策略是使用其溶液或其氧化物氧化细菌纤维素纳米纤丝（oxBCNF）的分散液来进行加工。然而，BC溶液无法保持BCNF独特的纳米纤丝结构，而oxBCNF分散液也会由于加工过程中的轴向剪切效应使得纳米纤丝发生紧密堆积。因此都难以形成类ECM的三维网络多孔结构。将BCNF加工成形状可调控、具有三维网络结构、抗溶胀性且利于细胞生长的类ECM生物支架仍然是一个挑战。

作者简介：

  刘洲，深圳大学化学与环境工程学院特聘研究员、博导。主要从事微流控技术、流体物理、软物质材料等方面的研究，在Nature Communications、Angewandte Chemie、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、ACS Nano等研究领域重要期刊上发表论文50余篇。所获荣誉包括日内瓦国际发明展银奖、中国化学学会基础研究二等奖、深圳市优青、深圳市高层次人才计划B类，担任中国化工学会微化工专委会青年委员等职务。

  孟思，深圳大学化学与环境工程学院副研究员，深圳市高层次人才。师从东华大学纤维领域知名学者朱美芳院士，主要从事纤维的制备与结构设计、智能可穿戴、生物支架材料等方面的研究，以第一作者及通讯作者在Biomaterials、Nano Research、Small、Small Method等研究领域重要期刊上发表论文10余篇，参与编写纤维领域重要专著两部。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202307603