Customizable Silk Fibroin-Based Hydrogel Fibrous Scaffold for On-Demand Multifaceted Tissue Repair

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作者
Xi He,Ruideng Wang,Xuezhe Liu,Renpeng Peng,Bikun Zhou,Li Wang,Xinbo Wei,Shuang Wang,Jinwu Bai,Qian Feng,Fang Zhou,Haifeng Liu,Yubo Fan
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (22): 20841-20862 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c03283
摘要

Hydrogel scaffolds represent an attractive tool for tissue repair. However, targeted tissue repair requires a specific shape and biological function design, and most natural-protein-based hydrogel scaffolds are predominantly confined to specific tissue repair applications. Here, we developed a versatile structural biomimetic natural protein platform through synergistic electrospinning, photopolymerization, and metal-coordination strategies. By integrating methacrylated silk fibroin (SFMA) with acrylated bisphosphonates (AcBP), we developed a dynamically functionalizable matrix that enables (1) customizable shape control via tunable electrospinning collectors and (2) on-demand biological function customization through metal-ion chelation. As a proof of concept, we demonstrate this platform's scenario-specific therapeutic efficacy: (i) Mg2+-functionalized membranes (S-LB-Mg) that orchestrate angiogenic-osteogenic coupling in critical-sized calvarial defects, (ii) Ag+-integrated dressing (S-LB-Ag) enabling bacterial eradication via a nonantibiotic mechanism and accelerating infected wound closure, and (iii) Zn2+-loaded conduits (S-LB-Zn) that drive macrophage M2 polarization to enhance peripheral nerve regeneration. This naturally derived protein-based platform overcomes the potential side effects associated with clinical bioactive factor/antibiotic composite scaffolds, offering a simple and customizable solution for the repair and regeneration of diverse tissues in a cost-effective yet highly effective manner. Overall, our strategy provides an alternative perspective for constructing protein-derived hydrogel microfibers with customizable functions and shapes for tissue repair applications.
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