肌腱再生是一个公认的临床挑战，尤其是在阿基里斯肌腱中，该肌腱血管供应不足、细胞密度低且承受高机械负荷，导致内在愈合能力差、疤痕形成频繁以及生物力学强度受损（Zhang等人，2024年）。目前的肌腱修复和替代策略通常包括自体移植、异体移植和异种移植。然而，这些方法面临可用性有限、供体部位并发症、免疫排斥以及跨物种疾病传播风险等问题（Snedeker & Foolen，2017年）。尽管治疗策略已取得显著进展，但目前还没有任何疗法能够完全恢复受伤前的肌腱功能（Ruiz-Alonso等人，2021年）。这些限制凸显了迫切需要替代解决方案，包括能够更有效地模仿天然肌腱结构和功能的组织工程肌腱替代物。

如今，已经提出了多种方法（Silva等人，2020年）。其中，电纺丝和3D生物打印是两种广泛用于肌腱和韧带组织工程支架制造的技术。电纺丝可以生产出具有高孔隙率和与细胞外基质相似结构的纤维支架。尽管具有潜力，但电纺丝也存在一些局限性，如需要使用有机溶剂、操作电压高、细胞渗透有限以及电纺天然聚合物的机械强度不足（Khorshidi等人，2016年）。此外，电纺支架的粘弹性特性尚未得到充分研究（Carvalho & Kumar，2023年），这表明需要进一步开发以满足功能性肌腱替代物的要求。另一方面，3D生物打印可以根据医学影像选择合适的生物墨水来制造支架。然而，用于3D生物打印的天然聚合物的机械稳定性并不理想，而合成材料虽然机械强度较高，但往往缺乏生物相容性。值得注意的是，这两种方法都存在共同的缺陷，例如加工过程中可能对细胞造成损伤以及结构完整性有限（Potyondy等人，2021年；Ruiz-Alonso等人，2021年）。

界面聚电解质复合（IPC）纺丝技术为生物医学应用提供了多项优势。其在室温、中性pH值和水性环境下的温和制造条件，有助于高效、生物友好的封装各种生物活性成分，如小分子药物、生长因子、基因传递载体和细胞（Wan等人，2016年）。IPC纺丝在控制空间排列方面表现出显著的多功能性，能够形成多种纤维结构，包括核壳和多相配置，从而扩展了纤维制造技术的应用范围（Du等人，2014年；Wu等人，2023年）。值得注意的是，IPC纤维表现出优于其他微纤维或纳米纤维形成方法的增强异质机械性能（Foo等人，2025年）。电纺丝、3D生物打印和IPC技术的详细比较见补充表S1。在本研究中，设计了类似于天然肌腱超结构的各向异性结构，以匹配聚电解质模式。它提供了卓越的可编程性和细胞及生长因子的封装能力，超越了传统的纺丝技术。此外，还采用了扭转和编织技术来优化支架的机械性能，使其更接近天然肌腱组织的特性。

选择壳聚糖和γ-聚谷氨酸（γ-PGA）作为IPC纤维的聚离子，生成具有增强物理化学特性的复合纤维。壳聚糖是一种通过壳聚糖脱乙酰化获得的多糖，是仅次于纤维素的第二大天然生物聚合物。它的特性包括无毒、可生物降解、抗菌性能和促进伤口愈合的能力，使其适用于生物医学领域（Geng等人，2023年）。作为一种非人体来源的聚合物，其相对较慢的生物降解速率与肌腱组织再生的长期过程相匹配（Islam等人，2020年），为肌腱修复提供了显著优势。另一方面，γ-PGA是一种天然存在的多肽，在组织工程中因其优异的生物相容性、可生物降解性和与天然细胞外基质（ECM）蛋白质的结构相似性而受到广泛关注（Yang等人，2020年）。γ-PGA具有强烈的细胞粘附性，有助于细胞迁移和增殖。其亲水性还能防止细胞膜收缩，作为术后组织粘附的有效屏障，其抗炎作用进一步促进了组织修复和伤口愈合（Park等人，2021年）。本研究利用壳聚糖和γ-PGA之间的聚电解质复合体形成用于肌腱再生医学。丝素纤维被用作涂层材料，以增强支架性能，因为其疏水性可以减少过量吸水并在生理条件下保持结构完整性（Wang等人，2021年）。此外，其优异的机械性能和促进细胞粘附及增殖的能力提供了机械增强和生物功能（Koh等人，2015年）。

将生长因子整合到支架材料中是克服肌腱自我修复能力有限的一种有前景的治疗策略。其中，转化生长因子-β1（TGF-β1）和基本成纤维细胞生长因子（bFGF）已被确定为肌腱再生过程中的关键介质。TGF-β1在肌腱愈合中起关键作用，促进炎症阶段后的细胞招募，在增殖阶段促进细胞外基质和III型胶原的合成，在重塑阶段调节I型胶原的产生（Crispim等人，2017年）。它还被证明可以通过上调肌腱特异性基因表达来促进骨髓来源的间充质干细胞（BMSCs）的肌腱分化（Zhang等人，2018年）。bFGF在肌腱修复和再生中发挥了重要作用，通过促进细胞增殖、刺激胶原产生和加速肌腱内愈合（Docheva等人，2015年）。这些生长因子因能够改善肌腱组织均匀性和促进胶原纤维分化和受伤肌腱的成熟而受到广泛关注（Jiang等人，2024年）。然而，它们的半衰期较短，限制了这些生长因子的临床应用。为了解决这一问题，引入了聚电解质复合纳米颗粒作为递送载体，因为它们对TGF-β1和bFGF具有结合亲和力，从而实现可控释放和持续的生物活性（Rider & Mulloy，2017年；Place等人，2014年）。除了通过生长因子进行生化刺激外，机械刺激在肌腱组织工程中也变得至关重要。提供体外机械刺激的生物反应器可以复制生理条件，增强细胞分化和肌腱生成（Qin等人，2015年）。研究表明，机械刺激对细胞粘附、排列、增殖以及I型和III型胶原的表达有积极影响，支持了工程肌腱组织的发展（Rinoldi等人，2019a）。

本研究开发了一种仿生肌腱支架，复制了天然肌腱组织的结构、生物和机械特性（图1）。我们的策略是利用IPC技术进行支架制造，利用带相反电荷的聚合物溶液之间的相互作用在界面形成聚电解质复合体。这一过程在保持生物相容性和结构仿真的同时，能够在常温下进行。