Adv Fiber Mater发表东华大学张耀鹏、姚响教授团队、301医院阎丽教授团队综述|纳米纤维支架，肝修复潜力大！
急性肝衰竭(ALF)病死率超过40%。目前，原位肝移植是临床治疗ALF的唯一有效手段，但供体短缺和免疫排斥限制了其临床广泛应用。肝脏组织工程(LTE)是一种新兴的治疗ALF的技术，多孔支架是其中的重要组成部分。而纳米纤维支架能够很好地模拟细胞外基质（ECM）的特有结构，可为细胞生长和组织再生提供理想的材料微环境。因此，基于纳米纤维支架的LTE策略对于ALF的治疗具有重要应用前景。
近期，东华大学纤维材料改性国家重点实验室张耀鹏教授、姚响副教授团队和中国人民解放军总医院（301医院）第二医学中心阎丽教授团队在Advanced Fiber Materials上发表了题为“Nanofiber Scaffold-based Tissue Engineering for the Treatment of Acute Liver Failure”的综述文章。该论文系统总结了关于纳米纤维支架基LTE策略的组成及其治疗ALF的研究进展（图1），探讨了该治疗策略目前面临的挑战和未来的前景与机遇，有望为新型纳米纤维支架的设计和改性提供有利指导，进而促进纳米纤维支架在肝脏或其他软组织修复相关生物医学领域中的应用。
图1 纳米纤维支架基组织工程治疗ALF策略的示意图
了解ALF的病因及治疗指标对有效治疗策略的设计和鉴定具有重要意义。因此，该文章首先归纳了ALF的主要病因，针对特定病因构建的动物模型，以及常用的评估ALF治疗效果的肝功能指标，如图2所示。
图2 ALF的病因、相应动物模型和治疗指标的概述示意图
随后总结了纳米纤维支架的典型原料和常用制备策略。目前，用于LTE的纳米纤维支架的有效制备方法主要包括静电纺丝和热诱导相分离(TIPS)技术（图3）。与TIPS相比，静电纺丝具有更好的可控性和更广泛的原材料适应性，应用潜力大、范围广。
图3 纳米纤维支架的主要制备方法
了解不同支架特征对细胞功能的影响对于设计和优化制备高效的纳米纤维支架至关重要。基于此，该综述首次系统梳理了纳米纤维支架的典型特征，包括纤维排列、化学修饰、表面形貌、孔隙特征及纤维直径等因素对肝脏相关细胞功能调控的研究进展。其中代表性的细胞-材料相互作用结果如图4和图5所示。
图4 纳米纤维支架的纤维排列特征对细胞行为的影响
图5 纳米纤维支架的化学修饰和表面形貌特征对细胞行为的影响
针对纳米纤维支架在ALF治疗中的实际情况，该论文进一步全面系统地总结了纳米纤维支架基LTE治疗ALF的最新进展。主要包括如下三种策略：①单独使用纳米纤维支架或联合活性药物；②使用纳米纤维支架/生长因子复合体；③使用纳米纤维支架/种子细胞/生长因子复合体。由于纳米纤维支架具有模拟ECM的天然特性，因此单独使用纳米纤维支架在一定程度上可以恢复肝损伤动物的肝功能，且联合其他活性药物使用时，修复损伤效果有进一步提升（图6）。而纳米纤维支架/生长因子复合体可以有效模拟肝脏组织微环境的核心成分和微观结构特征，在ALF治疗中表现出了更显著的修复效果和应用潜力（图7）。当进一步与合适的种子细胞结合后，纳米纤维支架/种子细胞/生长因子复合体可达到更优的组织微环境仿生性能和肝损伤修复效果（图7）。对于ALF的体内治疗，纳米纤维支架/种子细胞/生长因子复合体的修复效果明显优于另外两种策略。
图6 纳米纤维支架单独或联合活性药物策略在肝组织修复中的应用
图7 纳米纤维支架/生长因子复合体和纳米纤维支架/种子细胞/生长因子复合体策略在肝组织修复中的应用
最后，该论文深入分析并指出了纳米纤维支架基LTE策略的未来发展方向，包括改进和创新纳米纤维支架制备技术、深入揭示此类策略治疗ALF的具体机制、开发全面模拟ALF病因的新型动物模型、重视并增强ALF治疗过程的血管化及抗炎作用、加速推进该策略的临床试验等。随着跨学科合作的快速深入发展，纳米纤维支架的制备策略及其在调节肝脏相关细胞功能和治疗ALF疾病方面的有效应用有望取得更多突破性进展。
东华大学博士研究生刘晓娇和姚响副教授为该论文共同第一作者，东华大学张耀鹏教授和中国人民解放军总医院阎丽教授为共同通讯作者，东华大学硕士研究生欧阳秦君和葡萄牙天主教大学Ana L. Oliveira副教授为共同作者。张耀鹏教授与阎丽教授前期在生物新材料促肝脏再生方面的合作研究曾获2018年中央军委科技委军队科技进步二等奖。
张耀鹏，东华大学纤维材料改性国家重点实验室教授、博导，曾入选东方英才计划领军项目、上海市曙光学者和上海市优秀学术带头人等。东华大学博士，日本川村理化学研究所博士后，日本秋田大学和美国纽约州立大学石溪分校访问学者，主要从事丝素蛋白纤维及功能化材料研究。在ACS Nano、Adv. Sci.、Nano Energy等学术期刊发表SCI论文100余篇。参编《化学纤维手册》《绿色纤维和生态纺织新技术》《Biomaterials for Vasculogenesis and Angiogenesis》专著3部。授权专利60余项，转化9项。获钱宝钧纤维材料青年学者奖、2023年中国材料研究学会科学技术奖一等奖（排名第一）等奖励。兼任中国材料研究学会青年工作委员会常务理事、中国材料研究学会纤维材料改性与复合技术分会秘书长、Adv. Fiber Mater.编委等。
东华大学生物质材料成型与加工课题组：https://pilab.dhu.edu.cn/biomaterials/
阎丽，中国人民解放军总医院第二医学中心老年医学科主任医师、教授、博导，国家老年疾病临床医学研究中心青年委员，海峡两岸医药卫生交流协会消化内镜分会委员，原总后勤部首批优秀科技人才扶持对象，东京大学访问学者，北京市科技新星，以第一作者发表SCI论文20余篇，主持多项国家自然科学基金课题及科技部重点研发项目子课题，第一完成人获军队科技进步二等奖1项。擅长消化系统常见病、疑难病、消化道肿瘤及消化内镜诊治技术。目前专注于干细胞在消化道器官再生中的应用及机制研究。
论文信息：Xiaojiao Liu#, Xiang Yao#, Qinjun OuYang, Ana L. Oliveira, Li Yan*, Yaopeng Zhang*. Nanofiber Scaffold-based Tissue Engineering for the Treatment of Acute Liver Failure.Adv. Fiber Mater., 2024. https://doi.org/10.1007/s42765-024-00395-8
