骨缺损总是伴随着损伤区域的活性氧(ROS)过多而引起的炎症,这极大地阻碍了骨组织的再生。尽管已经开发了许多导电聚合物来清除 ROS,但它们在生理条件下通常是不可降解的,因此不适合体内应用。可生物降解的聚有机磷腈(POPPs)由于其多种化学结构和易于功能化,可以作为有效的 ROS 清除生物材料。在此,将具有苯胺四聚体和甘氨酸乙酯侧基的 PATGP 型电活性聚磷腈与再生骨组织中的常规聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)进行了比较。为了进行体外和体内评估,制备了三种电纺纳米纤维网:PLGA、PLGA/PATGP 共混物和 PLGA/PATGP 核壳纳米纤维。其中,PLGA/PATGP核壳纳米纤维在清除活性氧、促进成骨分化和加速新骨形成方面优于共混物和PLGA纳米纤维。与 PATGP 分散在 PLGA 基质中的 PLGA/PATGP 混合纳米纤维相比,PLGA/PATGP 核壳纳米纤维表面上的连续 PATGP 壳显然可以对细胞行为提供更显着的调节作用。因此,核壳结构的 PLGA/PATGP 纳米纤维被设想为一种有前途的骨组织工程候选支架。此外,核壳设计为功能性 POPP 与其他聚合物生物材料的生物医学应用铺平了道路,没有相分离或难以增加 POPP 的分子量。和 PLGA/PATGP 核壳纳米纤维。其中,PLGA/PATGP核壳纳米纤维在清除活性氧、促进成骨分化和加速新骨形成方面优于共混物和PLGA纳米纤维。与 PATGP 分散在 PLGA 基质中的 PLGA/PATGP 混合纳米纤维相比,PLGA/PATGP 核壳纳米纤维表面上的连续 PATGP 壳显然可以对细胞行为提供更显着的调节作用。因此,核壳结构的 PLGA/PATGP 纳米纤维被设想为一种有前途的骨组织工程候选支架。此外,核壳设计为功能性 POPP 与其他聚合物生物材料的生物医学应用铺平了道路,没有相分离或难以增加 POPP 的分子量。和 PLGA/PATGP 核壳纳米纤维。其中,PLGA/PATGP核壳纳米纤维在清除活性氧、促进成骨分化和加速新骨形成方面优于共混物和PLGA纳米纤维。与 PATGP 分散在 PLGA 基质中的 PLGA/PATGP 混合纳米纤维相比,PLGA/PATGP 核壳纳米纤维表面上的连续 PATGP 壳显然可以对细胞行为提供更显着的调节作用。因此,核壳结构的 PLGA/PATGP 纳米纤维被设想为一种有前途的骨组织工程候选支架。此外,核壳设计为功能性 POPP 与其他聚合物生物材料的生物医学应用铺平了道路,没有相分离或难以增加 POPP 的分子量。
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ROS-Scavenging Electroactive Polyphosphazene-Based Core–Shell Nanofibers for Bone Regeneration
Bone defects are always accompanied by inflammation due to excessive reactive oxygen species (ROS) in injured regions, which greatly impedes the regeneration of bone tissues. Although many conductive polymers have been developed to scavenge ROS, they are typically non-degradable under physiological conditions, making them unsuitable for in vivo applications. Biodegradable polyorganophosphazenes (POPPs) may serve as potent ROS-scavenging biomaterials owing to their versatile chemical structures and ease of functionalization. Herein, a PATGP-type electroactive polyphosphazene with side groups of aniline tetramer and glycine ethyl ester was compared to conventional poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) in regenerating bone tissues. To conduct in vitro and in vivo evaluations, three kinds of electrospun nanofibrous meshes were prepared: PLGA, PLGA/PATGP blend, and PLGA/PATGP core–shell nanofibers. Among them, PLGA/PATGP core–shell nanofibers outperform the blend and PLGA nanofibers in terms of scavenging ROS, promoting osteogenic differentiation, and accelerating neo-bone formation. The continuous PATGP shell on the PLGA/PATGP core–shell nanofiber surface could apparently provide more significant modulation effects on cellular behaviors than the PLGA/PATGP blend nanofibers with PATGP dispersed in the PLGA matrix. Therefore, the core–shell structured PLGA/PATGP nanofibers were envisioned as a promising candidate scaffold for bone tissue engineering. Additionally, the core–shell design paved the way for biomedical applications of functional POPPs in combination with other polymeric biomaterials, without phase separation or difficulty of increasing the molecular weights of POPPs.
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