肿瘤切除、癌前病变及创伤等因素常导致大面积口腔黏膜缺损，而传统修复材料难以在湿润动态环境中维持有效粘附。受贻贝湿粘附特性启发，研究人员通过同轴电纺技术制备了一种仿生自粘附纳米纤维膜。该膜以聚己内酯（PCL）为核心提供机械强度，以多巴胺（DA）修饰的甲基丙烯酰化明胶（GelMA）为壳层赋予生物相容性与粘附性。实验结果显示，该膜具备优异的机械性能（拉伸强度2.52 MPa，溶胀度554.6%）。其中2% DA的掺入使其湿粘附强度显著提升至30.53 kPa，可在口腔组织上稳定粘附超过24小时。体外实验证实其具有良好的细胞相容性，能促进成纤维细胞粘附与增殖。在小鼠皮肤及大鼠口腔黏膜缺损模型的体内研究中，该膜加速了伤口闭合，减少了瘢痕形成并改善了组织再生。免疫学分析表明，DA修饰的纳米纤维膜通过促进巨噬细胞向抗炎M2表型极化，调节了局部免疫微环境。转录组学分析及后续分子验证确定，过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）信号通路的激活是这一免疫调节效应的关键机制。上述结果表明，这种受贻贝启发的同轴纳米纤维膜能提供稳定的湿性粘附，并主动调节免疫反应以促进口腔黏膜缺损的无瘢痕愈合，彰显了其作为软组织修复功能性生物材料的潜力。
研究背景与意义
口腔黏膜缺损常见于肿瘤切除、创伤等情况，严重损害患者的口腔功能与面部外观。目前的临床修复手段面临巨大挑战，因为口腔是一个充满唾液、咀嚼和吞咽等活动的动态湿润环境，导致大多数现有材料无法在创面上维持稳定粘附。此外，感染、上皮化不全和瘢痕增生等并发症也屡见不鲜。因此，开发一种能在湿润环境下保持高机械韧性、良好细胞亲和力的新型修复材料迫在眉睫。该研究受到贻贝在深水环境中强大粘附力的启发，旨在通过材料创新解决临床痛点，相关成果发表在《Materials Today Bio》。
主要关键技术方法
研究人员采用同轴电纺技术制备了以聚己内酯（PCL）为核、多巴胺（DA）修饰的甲基丙烯酰化明胶（GelMA）为壳的纳米纤维膜。关键技术包括通过调控壳核流速比优化纤维形貌，利用戊二醛蒸汽交联稳定结构，并通过体外细胞毒性测试评估生物相容性。在动物模型方面，研究使用了小鼠全层皮肤缺损模型和Sprague-Dawley（SD）大鼠腭黏膜缺损模型来验证体内修复效果。此外，结合转录组测序分析差异基因，并利用流式细胞术、定量聚合酶链反应（qPCR）和蛋白质印迹法（Western blot）在分子层面探究巨噬细胞极化的具体信号通路机制。
研究结果
3.1. 自粘附水凝胶膜的粘附性能测试
研究人员通过透射电子显微镜（TEM）确认当壳核流速比为3:1时，纤维具有最均匀的形貌和清晰的核壳结构。力学测试显示该膜拉伸强度达2.52 MPa，溶胀度为554.6%。在粘附性能方面，含有2% DA的膜表现出最高的湿粘附强度（30.53 kPa），显著高于商用纤维蛋白胶（约4 kPa）。大鼠器官浸泡实验证明，该膜在人工唾液中能保持稳定粘附超过15天，且其降解速率与黏膜愈合过程相匹配。
3.2. 自粘附水凝胶膜的体外生物相容性
CCK-8检测和活死细胞染色结果显示，该纳米纤维膜浸提液及膜本身均未表现出明显细胞毒性。值得注意的是，在与2% DA/PCL@GelMA膜共培养的体系中，3T3细胞的增殖活性显著增强。激光共聚焦显微镜观察发现，细胞在该膜表面形态正常，细胞骨架排列有序，且能成功侵入膜内约100 μm深处，表明DA修饰有效促进了细胞的迁移与定植。
3.3. 自粘附水凝胶膜的体内生物相容性
在小鼠全层皮肤缺损模型中，覆盖2% DA/PCL@GelMA膜的小鼠伤口愈合最快，瘢痕形成最少。组织学分析（H&E和Masson染色）显示，实验组在第14天即出现毛囊等皮肤附属器，第21天胶原纤维排列平行均匀，接近正常皮肤结构。免疫组化结果显示，实验组的新生血管更成熟，CD31和α-SMA表达良好，证实该膜能有效促进无瘢痕愈合。
3.4. 自粘附水凝胶膜在黏膜伤口愈合及免疫荧光中的作用
在大鼠腭黏膜缺损模型中，实验组在第7天时伤口已基本完全上皮化且无可见瘢痕，而空白对照组仍覆盖有伪膜。Masson染色显示实验组胶原纤维排列规则。免疫荧光染色结果至关重要，它显示实验组创面中巨噬细胞积累减少，且M2型巨噬细胞标志物CD206阳性细胞比例显著增加，M1型标志物CD86减少，证明该膜能诱导巨噬细胞向抗炎的M2表型极化。
3.5. 转录组测序揭示促进愈合的潜在机制
对术后第3天的黏膜组织进行转录组测序，共鉴定出531个差异表达基因。KEGG富集分析表明，IL-17、TNF及NF-κB等炎症相关通路在实验组中显著下调，而过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）信号通路显著上调。基因互作网络分析进一步证实，该膜抑制了M1巨噬细胞极化和炎症趋化因子（如IL-6, IL-1β, Ccl2等）的表达，从而营造出利于组织修复的微环境。
3.6. 材料免疫调节特性的细胞学实验
流式细胞术分析证实，与2% DA膜共培养的巨噬细胞中M2比例增加，M1比例减少。当加入PPARγ特异性抑制剂GW9662后，这种M2极化趋势被逆转。qPCR和Western blot结果验证了PPARγ及其下游M2相关标志物（如IL-10, Arg1）的表达上调，而M1标志物（如IL-1β, TNF-α）表达下调。这明确了DA是通过激活PPARγ信号通路来驱动巨噬细胞表型转换的。
总结讨论
综上所述，本研究成功开发了一种受贻贝启发的高效自粘附核壳结构水凝胶纳米纤维膜。该生物材料不仅具备适宜的机械强度、湿态粘附性和可控降解性，还能主动调节免疫微环境。其关键机制在于掺杂的多巴胺（DA）能够激活PPARγ信号通路，促进巨噬细胞向M2型极化，从而抑制过度炎症反应并实现无瘢痕组织再生。尽管DA与PPARγ上游相互作用的具体细节尚需进一步阐明，但这项工作为开发用于无瘢痕口腔黏膜修复的功能性生物材料提供了极具潜力的设计策略。
