引用本文： 高寰宇, 李彥林, 賈笛, 余洋, 王坤. 基質細胞衍生因子1與組織工程支架復合移植的研究進展. 中國修復重建外科雜志, 2015, 29(9): 1155-1159. doi: 10.7507/1002-1892.20150250 復制
隨著基質細胞衍生因子1（stromal-derived factor 1，SDF-1）對干細胞趨化遷移作用機制相關研究的不斷深入，其對干細胞具有募集并參與修復受損組織或靶器官的作用已得到認同[1]。目前，利用外源性干細胞修復損傷組織存在干細胞與受體組織的相容性問題、免疫排斥反應及干細胞來源受限等問題。利用SDF-1對干細胞的趨化遷移作用，結合組織工程支架，募集內源性干細胞至損傷組織或器官，從而達到原位修復目的成為研究熱點[1-2]。現對近年不同材料組織工程支架聯合SDF-1對受損組織或器官的修復作用研究進展進行綜述。
1 SDF-1的趨化作用
SDF-1是趨化因子（chemokines，CXC）亞家族成員之一，它與CXC受體4（CXC receptor 4，CXCR4）形成受體配體，在多種細胞分泌、黏附并形成趨化作用的信號通路中起到重要作用[2]。Kucia等[3]對SDF-1/CXCR4趨化軸的研究發現，SDF-1的濃度梯度在趨化造血干細胞（hematopoietic stem cells，HSCs）和造血祖細胞方面有重要作用。Peled等[4]對SDF-1作用于CD34+細胞的趨化機制進行研究，發現CD34+/CXCR4細胞的相應受體與表達于血管內皮上的E/P選擇蛋白配體結合，使CD34+細胞黏附于血管內皮上，由靶器官分泌的SDF-1激活一系列參與細胞黏附的受體配體，如淋巴細胞功能相關抗原1/細胞間黏附分子1/極遲反應抗原4 （very late antigen 4，VLA-4）/血管細胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule 1，VCAM-1），進一步增強CD34+細胞在血管內皮的黏附，同時黏附于血管內皮上的CD34+細胞分泌基質金屬蛋白酶9分解血管內皮細胞外基質層并遷移出毛細血管，而后遷移出的CD34+細胞上的VLA-4、VLA-5與組織中的纖維連接蛋白整合，隨著SDF-1的濃度梯度到達靶器官。近年來，研究發現SDF-1對表達有CXCR4的MSCs也有趨化作用[5]。研究表明MSCs的遷移過程與HSCs一樣，與P-選擇素和VCAM-1有關[6]。MSCs在一定條件下可分化為間葉組織，如心肌[7]、骨[8]等，這一特性使其較HSCs具有更大臨床應用前景。同時Yamaguchi等[9]指出SDF-1對于內皮祖細胞（endothelial progenitor cells，EPCs）也可通過CXCR4起到趨化作用，使EPCs分化成為血管內皮細胞。牙齒干細胞、脂肪來源干細胞（adipose-derived stem cells，ADSCs）、滑膜干細胞也能被SDF-1趨化遷移[10-11]。因此，將組織工程支架與SDF-1復合移植，可達到趨化內源性多能干細胞的作用，是一種可供選擇的有效原位修復受損組織或器官的方法。
2 SDF-1與高分子有機聚合物支架復合
2.1 聚合物支架搭載SDF-1的修復作用
有機聚合物支架不僅具有良好的生物相容性，還可根據不同需要改變其形狀、厚度、長度及降解速度；同時，可與不同生物因子復合且不影響生物因子活性，成為有活性的生物支架[2]。Lee等[12]用精氨酸基的聚天冬氨酸乙烯甘油二酯材料與肝素形成聚合陽離子凝聚層，攜帶SDF-1后包被于聚癸二酸丙三醇酯多孔支架上。結果表明，該凝聚層對SDF-1起到保護作用，SDF-1的生物活性未被破壞；而且體外實驗顯示，無論在靜態還是仿生體液流動條件下，SDF-1釋放量均穩定，在模擬體液條件下可持續釋放4周，對內皮祖細胞和MSCs的趨化作用明顯。Chim等[13]用聚乙醇酸結合滲透壓泵系統，作為SDF-1與BMP-2或TGF-β1的釋放載體，在SD大鼠腹內放置4周后，在無干細胞搭載條件下，緩釋SDF-1/BMP-2組或SDF-1/TGF-β1組較單一緩釋BMP-2或TGF-β1組在大鼠腹部體內能更顯著地形成類骨和類軟骨樣組織，但由于實驗條件所限，4 周觀察過程中未見成熟骨及軟骨組織。
SDF-1與有機聚合物支架復合的實驗表明，其對干細胞可達到趨化作用[12]，但體內應用效果有待深入研究。Blumenthal等[14]的Lewis大鼠心肌梗死模型實驗發現，接種有轉染表達SDF-1成肌細胞的聚氨基甲酸酯支架組與局部梗死病灶直接注射轉染表達SDF-1成肌細胞組相比，二者在對梗死心臟收縮功能的修復效果上無明顯差異，且支架組對心肌舒張功能的修復效果較局部注射組差，但均能改善梗死面 積。
近年，3D打印技術在醫學中的運用備受關注。Kim等[15]用聚ε-己內酯與羥基磷灰石作為3D打印材料，成功打印了孔徑200 μm的多孔生物支架，復合SDF-1與BMP-7后植入鼠下頜切牙牙槽內，9 周后觀察見材料上有類牙樣組織結構形成。
2.2 增強聚合物支架搭載SDF-1的修復作用
Misra等[16]報道SDF-1在體內半衰期為25.8 min，延長SDF-1在體內留存時間可提高其趨化效果。Baumann等[17]根據SDF-1在體內被炎癥相關蛋白酶水解失活這一過程，將人SDF-1基因進行修飾表達后生成AAV-[LSV]-SDF-1（SDF-1的一種變體），并結合星形聚乙二醇肝素化水凝膠，在體外模擬體內蛋白酶環境后進行趨化研究，結果發現SDF-1變體組對EPCs募集遷移率高于普通SDF-1 組。
雖然支架材料表面生物蛋白修飾并搭載SDF-1可使內源性干細胞向支架趨化，但趨化的干細胞數量能否達到修復組織作用也是值得注意的問題。Ko等[18]于CD1小鼠體內注射神經肽P物質，以增加血循環中CD29+細胞（即類干細胞樣細胞）數量。結果表明，與未注射P物質小鼠相比，靜脈注射P物質的小鼠體內植入的搭載有SDF-1的聚左旋乳酸支架血管新生更明顯。
2.3 聚合物支架搭載SDF-1的其他作用
盡管高分子材料組織相容性好，但材料的促炎性問題也應得到關注。材料在體內產生的炎性反應越大，其被瘢痕結締組織包裹越嚴重，從而會喪失支架材料修復組織的功能。聚乳酸-羥基乙酸乙醇共聚物（poly lactic-co-glycolic acid，PLGA）是近年來發現的一種組織相容性較好的生物材料，Thevenot等[19]的研究發現，聯合應用SDF-1與PLGA不僅能募集MSCs和HSCs，而且SDF-1對肥大細胞脫顆粒影響也有一定抑制作用，可減少炎性細胞的趨化作用和成纖維反應。Weeks等[6]用聚左旋乳酸作為支架材料，分別包被細胞外基質（纖維蛋白或膠原蛋白）、黏附因子（VCAM-1或P-選擇素）、細胞趨化因子SDF-1，這些包被物質均能提高人MSCs在材料上的黏附數目，而且VCAM-1或P-選擇素分別與SDF-1聯合運用后黏附作用顯著提高。
3 SDF-1與多肽類支架復合
3.1 不同性質膠原支架搭載SDF-1的修復作用
多肽類支架也是一類具有生物活性、生物降解性及生物相容性的材料。Zhang等[20]用Ⅰ型膠原作為軟骨修復支架搭載SDF-1，用于修復兔軟骨部分缺損模型，經6周觀察該復合支架可有效提高軟骨缺損修復能力，同時也反映了軟骨缺損修復能力低與其缺少細胞黏附基質環境有關；體外實驗也證明Ⅰ 型膠原支架相較于Ⅱ型膠原支架更易被MSCs黏附。Mendelson 等[11] 的研究用膠原-明膠-藻酸鈣支架搭載SDF-1，分別與滑膜干細胞、ADSCs及MSCs培養，結果表明SDF-1對3種細胞的Ⅱ型膠原基因表達無明顯作用，但SDF-1聯合TGF-β后能促進干細胞Ⅱ型膠原蛋白及基因的表達，提示不宜選擇單純SDF-1進行軟骨原位修復。
膠原支架的纖維排列方式對軟骨修復也有一定影響。Chen等[21]用豬肌腱膠原制成一種纖維沿支架軸向呈放射狀分布的支架，與纖維不規則分布的膠原海綿樣支架復合SDF-1進行對比研究，結果發現前者修復兔軟骨效果顯著優于后者。
3.2 膠原支架搭載SDF-1在硬組織修復的應用前 景
單純膠原支架的缺點是降解速度快，影響了細胞黏附與增殖，這一缺點也決定其不能大范圍運用于高硬度組織修復，可利用無機物與其發生化學反應加強材料硬度和減緩降解時間。Dashnyam等[22]采用溶膠-凝膠法將明膠硅氧烷化并凍干制成多孔結構材料，力學分析材料儲能模量隨著硅氧烷含量的提高而提高，釋放生物分子時間可達到4周，復合SDF-1后可提高BMSCs種植于支架上的數量。Niu等[23]用硅化膠原支架與普通膠原支架復合SDF-1進行對比研究，在不聯合成骨或成血管細胞因子條件下，硅化膠原支架也有一定的異位成骨和成血管作用。Jin等[24]的研究也表明，單純應用膠原搭載SDF-1，在動物骨缺損模型中有一定成骨能力。這可能與SDF-1能促進血管新生、提高ALP活性，以及募集血循環中干細胞有關。Thieme等[25]提出用羥基磷灰石化膠原這一類似于天然生物骨的人工合成材料緩釋SDF-1，并在支架上接種過表達CXCR4的 BMSCs，可能成為骨缺損原位修復的一個可選策 略。
3.3 膠原支架搭載SDF-1在軟組織修復的應用前 景
雖然膠原支架機械強度不足，但其在軟組織修復的應用上值得關注。Sarkar等[26]將膠原支架經糖胺聚糖修飾，并復合SDF-1后，修復動物皮膚全層缺損模型；結果發現搭載SDF-1支架組修復皮膚上皮組織時間比空載支架組縮短36%，并且炎性細胞浸潤減少86%，皮膚愈合后皺縮不明顯。Shen等[27]的研究用蠶絲膠原海綿樣支架搭載SDF-1修復大鼠跟腱損傷模型，結果顯示搭載SDF-1的支架組織相容性好，支架上炎性細胞浸潤少，同時與單純支架相比，搭載SDF-1的支架也使大鼠跟腱Ⅰ、Ⅲ型膠原與核心蛋白聚糖、內源性SDF-1的基因表達上調，新生成的膠原纖維更粗，具有更好的生物力學特性。但Caliari等[28]將膠原-糖胺聚糖支架分別搭載SDF-1和PDGF-BB、IGF-1、增殖分化因子5、bFGF，體外實驗比較發現SDF-1對于肌腱細胞的增殖、趨化以及膠原等基因表達的影響低于其他因子，提示對于肌腱原位修復，SDF-1可能不是最優趨化因子。Grefte等[29]用SDF-1復合膠原支架修復小鼠肌肉損傷，結果顯示這種支架有利于缺損肌肉傷口處的修復，但支架對肌肉損傷后纖維化無明顯改善作用。
4 SDF-1與多糖類支架復合
多糖類支架也是一種較常見的組織工程支架材料，其主要成分有殼聚糖與海藻酸。殼聚糖及其衍生物具有抗氧化性質，可改善缺血心肌組織中活性氧環境。Liu等[30]用可注射殼聚糖水凝膠作為支架搭載ADSCs，使細胞存活量顯著提高，同時對體內心肌缺血模型研究發現，搭載ADSCs的注射水凝膠的心臟修復效果顯著。殼聚糖水凝膠可以上調心肌梗死模型中局部細胞間黏附分子1和VCAM-1表達，且其趨化了內源性干細胞，這可能與材料改善梗死部位活性氧氣環境及其陽離子結構對細胞因子（如SDF-1）的吸引有關。Naderi-Meshkin等[31]用可注射殼聚糖水凝膠搭載ADSCs與SDF-1后注射至Wistar大鼠背部，該凝膠不僅使搭載的ADSCs集中于注射部位，同時搭載的SDF-1對組織中的干細胞具有趨化作用。
Henderson等[32]用藻酸鹽水凝膠復合SDF-1修復C57BL/6小鼠皮膚缺損，觀察發現雖然SDF-1在傷口留存時間較短，但小鼠傷口處有明顯血管內皮細胞浸潤。Rabbany等[33]以藻酸鹽水凝膠作為載體，分別呈遞表達SDF-1質粒與SDF-1蛋白；在豬皮膚手術切口修復對比研究中發現，質粒組及蛋白組雖在SDF-1的釋放上存在時間差，但均能加速傷口愈合速度，對傷口的愈合效果無明顯差異，提示SDF-1促進皮膚傷口愈合作用可能在傷口形成的一定時間內有效。
5 其他
在血管移植領域，同種異體或人工合成血管替代小直徑動脈存在易產生血栓的問題，通過組織工程方法將人工血管支架材料預血管化可改善其血栓形成問題。Kurane等[34]用豬頸動脈去細胞后制成彈性蛋白支架，再用瓊脂糖凝膠修飾搭載SDF-1并植入動物脂肪組織中，發現埋植于脂肪組織中的支架募集了大量EPCs，且支架上種植了大量平滑肌肌動蛋白陽性細胞；而單純支架組僅少量纖維細胞和平滑肌肌動蛋白陽性細胞遷移到支架上。
Zhang等[35]用攜帶有SDF-1基因的腺病毒轉染組織工程透明軟骨支架（只含有軟骨細胞和軟骨外基質的多孔支架）上的軟骨細胞，使細胞可持續表達分泌SDF-1 12 d以上，然后將支架種植于裸鼠。結果顯示，該支架不僅提高了血循環中的CXCR4+細胞含量，也吸引了血循環中內源性干細胞遷移至支架上，促進了軟骨的形成。
Gon?alves等[36]利用殼聚糖與γ-聚谷氨酸的電荷性質，以層層自組裝方式將SDF-1包埋其中，形成聚電解質多層膜結構，體外實驗結果提示該聚電解質多層膜結構緩釋SDF-1可達5 d以上并對人MSCs有募集作用，改變涂層復合SDF-1的方法可改變細胞因子的緩釋時間或釋放量。
6 問題及展望
將組織工程支架與SDF-1/CXCR4趨化軸或其他趨化因子聯合應用，以達到原位組織或器官修復是近年研究熱點。SDF-1對部分多能干細胞和組織細胞的趨化作用已得到證實，但它對各類細胞趨化作用的具體機制尚未完全闡明。同時，每種組織工程材料作為細胞因子的呈遞載體，不僅有保護因子的作用，還有促進損傷組織修復的作用，但各有優缺點。隨著科學技術的不斷發展，需研制出適應不同組織修復需要的組織工程支架材料，從而達到受損組織的完全修復。
隨著基質細胞衍生因子1（stromal-derived factor 1，SDF-1）對干細胞趨化遷移作用機制相關研究的不斷深入，其對干細胞具有募集并參與修復受損組織或靶器官的作用已得到認同[1]。目前，利用外源性干細胞修復損傷組織存在干細胞與受體組織的相容性問題、免疫排斥反應及干細胞來源受限等問題。利用SDF-1對干細胞的趨化遷移作用，結合組織工程支架，募集內源性干細胞至損傷組織或器官，從而達到原位修復目的成為研究熱點[1-2]。現對近年不同材料組織工程支架聯合SDF-1對受損組織或器官的修復作用研究進展進行綜述。
1 SDF-1的趨化作用
SDF-1是趨化因子（chemokines，CXC）亞家族成員之一，它與CXC受體4（CXC receptor 4，CXCR4）形成受體配體，在多種細胞分泌、黏附并形成趨化作用的信號通路中起到重要作用[2]。Kucia等[3]對SDF-1/CXCR4趨化軸的研究發現，SDF-1的濃度梯度在趨化造血干細胞（hematopoietic stem cells，HSCs）和造血祖細胞方面有重要作用。Peled等[4]對SDF-1作用于CD34+細胞的趨化機制進行研究，發現CD34+/CXCR4細胞的相應受體與表達于血管內皮上的E/P選擇蛋白配體結合，使CD34+細胞黏附于血管內皮上，由靶器官分泌的SDF-1激活一系列參與細胞黏附的受體配體，如淋巴細胞功能相關抗原1/細胞間黏附分子1/極遲反應抗原4 （very late antigen 4，VLA-4）/血管細胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule 1，VCAM-1），進一步增強CD34+細胞在血管內皮的黏附，同時黏附于血管內皮上的CD34+細胞分泌基質金屬蛋白酶9分解血管內皮細胞外基質層并遷移出毛細血管，而后遷移出的CD34+細胞上的VLA-4、VLA-5與組織中的纖維連接蛋白整合，隨著SDF-1的濃度梯度到達靶器官。近年來，研究發現SDF-1對表達有CXCR4的MSCs也有趨化作用[5]。研究表明MSCs的遷移過程與HSCs一樣，與P-選擇素和VCAM-1有關[6]。MSCs在一定條件下可分化為間葉組織，如心肌[7]、骨[8]等，這一特性使其較HSCs具有更大臨床應用前景。同時Yamaguchi等[9]指出SDF-1對于內皮祖細胞（endothelial progenitor cells，EPCs）也可通過CXCR4起到趨化作用，使EPCs分化成為血管內皮細胞。牙齒干細胞、脂肪來源干細胞（adipose-derived stem cells，ADSCs）、滑膜干細胞也能被SDF-1趨化遷移[10-11]。因此，將組織工程支架與SDF-1復合移植，可達到趨化內源性多能干細胞的作用，是一種可供選擇的有效原位修復受損組織或器官的方法。
2 SDF-1與高分子有機聚合物支架復合
2.1 聚合物支架搭載SDF-1的修復作用
有機聚合物支架不僅具有良好的生物相容性，還可根據不同需要改變其形狀、厚度、長度及降解速度；同時，可與不同生物因子復合且不影響生物因子活性，成為有活性的生物支架[2]。Lee等[12]用精氨酸基的聚天冬氨酸乙烯甘油二酯材料與肝素形成聚合陽離子凝聚層，攜帶SDF-1后包被于聚癸二酸丙三醇酯多孔支架上。結果表明，該凝聚層對SDF-1起到保護作用，SDF-1的生物活性未被破壞；而且體外實驗顯示，無論在靜態還是仿生體液流動條件下，SDF-1釋放量均穩定，在模擬體液條件下可持續釋放4周，對內皮祖細胞和MSCs的趨化作用明顯。Chim等[13]用聚乙醇酸結合滲透壓泵系統，作為SDF-1與BMP-2或TGF-β1的釋放載體，在SD大鼠腹內放置4周后，在無干細胞搭載條件下，緩釋SDF-1/BMP-2組或SDF-1/TGF-β1組較單一緩釋BMP-2或TGF-β1組在大鼠腹部體內能更顯著地形成類骨和類軟骨樣組織，但由于實驗條件所限，4 周觀察過程中未見成熟骨及軟骨組織。
SDF-1與有機聚合物支架復合的實驗表明，其對干細胞可達到趨化作用[12]，但體內應用效果有待深入研究。Blumenthal等[14]的Lewis大鼠心肌梗死模型實驗發現，接種有轉染表達SDF-1成肌細胞的聚氨基甲酸酯支架組與局部梗死病灶直接注射轉染表達SDF-1成肌細胞組相比，二者在對梗死心臟收縮功能的修復效果上無明顯差異，且支架組對心肌舒張功能的修復效果較局部注射組差，但均能改善梗死面 積。
近年，3D打印技術在醫學中的運用備受關注。Kim等[15]用聚ε-己內酯與羥基磷灰石作為3D打印材料，成功打印了孔徑200 μm的多孔生物支架，復合SDF-1與BMP-7后植入鼠下頜切牙牙槽內，9 周后觀察見材料上有類牙樣組織結構形成。
2.2 增強聚合物支架搭載SDF-1的修復作用
Misra等[16]報道SDF-1在體內半衰期為25.8 min，延長SDF-1在體內留存時間可提高其趨化效果。Baumann等[17]根據SDF-1在體內被炎癥相關蛋白酶水解失活這一過程，將人SDF-1基因進行修飾表達后生成AAV-[LSV]-SDF-1（SDF-1的一種變體），并結合星形聚乙二醇肝素化水凝膠，在體外模擬體內蛋白酶環境后進行趨化研究，結果發現SDF-1變體組對EPCs募集遷移率高于普通SDF-1 組。
雖然支架材料表面生物蛋白修飾并搭載SDF-1可使內源性干細胞向支架趨化，但趨化的干細胞數量能否達到修復組織作用也是值得注意的問題。Ko等[18]于CD1小鼠體內注射神經肽P物質，以增加血循環中CD29+細胞（即類干細胞樣細胞）數量。結果表明，與未注射P物質小鼠相比，靜脈注射P物質的小鼠體內植入的搭載有SDF-1的聚左旋乳酸支架血管新生更明顯。
2.3 聚合物支架搭載SDF-1的其他作用
盡管高分子材料組織相容性好，但材料的促炎性問題也應得到關注。材料在體內產生的炎性反應越大，其被瘢痕結締組織包裹越嚴重，從而會喪失支架材料修復組織的功能。聚乳酸-羥基乙酸乙醇共聚物（poly lactic-co-glycolic acid，PLGA）是近年來發現的一種組織相容性較好的生物材料，Thevenot等[19]的研究發現，聯合應用SDF-1與PLGA不僅能募集MSCs和HSCs，而且SDF-1對肥大細胞脫顆粒影響也有一定抑制作用，可減少炎性細胞的趨化作用和成纖維反應。Weeks等[6]用聚左旋乳酸作為支架材料，分別包被細胞外基質（纖維蛋白或膠原蛋白）、黏附因子（VCAM-1或P-選擇素）、細胞趨化因子SDF-1，這些包被物質均能提高人MSCs在材料上的黏附數目，而且VCAM-1或P-選擇素分別與SDF-1聯合運用后黏附作用顯著提高。
3 SDF-1與多肽類支架復合
3.1 不同性質膠原支架搭載SDF-1的修復作用
多肽類支架也是一類具有生物活性、生物降解性及生物相容性的材料。Zhang等[20]用Ⅰ型膠原作為軟骨修復支架搭載SDF-1，用于修復兔軟骨部分缺損模型，經6周觀察該復合支架可有效提高軟骨缺損修復能力，同時也反映了軟骨缺損修復能力低與其缺少細胞黏附基質環境有關；體外實驗也證明Ⅰ 型膠原支架相較于Ⅱ型膠原支架更易被MSCs黏附。Mendelson 等[11] 的研究用膠原-明膠-藻酸鈣支架搭載SDF-1，分別與滑膜干細胞、ADSCs及MSCs培養，結果表明SDF-1對3種細胞的Ⅱ型膠原基因表達無明顯作用，但SDF-1聯合TGF-β后能促進干細胞Ⅱ型膠原蛋白及基因的表達，提示不宜選擇單純SDF-1進行軟骨原位修復。
膠原支架的纖維排列方式對軟骨修復也有一定影響。Chen等[21]用豬肌腱膠原制成一種纖維沿支架軸向呈放射狀分布的支架，與纖維不規則分布的膠原海綿樣支架復合SDF-1進行對比研究，結果發現前者修復兔軟骨效果顯著優于后者。
3.2 膠原支架搭載SDF-1在硬組織修復的應用前 景
單純膠原支架的缺點是降解速度快，影響了細胞黏附與增殖，這一缺點也決定其不能大范圍運用于高硬度組織修復，可利用無機物與其發生化學反應加強材料硬度和減緩降解時間。Dashnyam等[22]采用溶膠-凝膠法將明膠硅氧烷化并凍干制成多孔結構材料，力學分析材料儲能模量隨著硅氧烷含量的提高而提高，釋放生物分子時間可達到4周，復合SDF-1后可提高BMSCs種植于支架上的數量。Niu等[23]用硅化膠原支架與普通膠原支架復合SDF-1進行對比研究，在不聯合成骨或成血管細胞因子條件下，硅化膠原支架也有一定的異位成骨和成血管作用。Jin等[24]的研究也表明，單純應用膠原搭載SDF-1，在動物骨缺損模型中有一定成骨能力。這可能與SDF-1能促進血管新生、提高ALP活性，以及募集血循環中干細胞有關。Thieme等[25]提出用羥基磷灰石化膠原這一類似于天然生物骨的人工合成材料緩釋SDF-1，并在支架上接種過表達CXCR4的 BMSCs，可能成為骨缺損原位修復的一個可選策 略。
3.3 膠原支架搭載SDF-1在軟組織修復的應用前 景
雖然膠原支架機械強度不足，但其在軟組織修復的應用上值得關注。Sarkar等[26]將膠原支架經糖胺聚糖修飾，并復合SDF-1后，修復動物皮膚全層缺損模型；結果發現搭載SDF-1支架組修復皮膚上皮組織時間比空載支架組縮短36%，并且炎性細胞浸潤減少86%，皮膚愈合后皺縮不明顯。Shen等[27]的研究用蠶絲膠原海綿樣支架搭載SDF-1修復大鼠跟腱損傷模型，結果顯示搭載SDF-1的支架組織相容性好，支架上炎性細胞浸潤少，同時與單純支架相比，搭載SDF-1的支架也使大鼠跟腱Ⅰ、Ⅲ型膠原與核心蛋白聚糖、內源性SDF-1的基因表達上調，新生成的膠原纖維更粗，具有更好的生物力學特性。但Caliari等[28]將膠原-糖胺聚糖支架分別搭載SDF-1和PDGF-BB、IGF-1、增殖分化因子5、bFGF，體外實驗比較發現SDF-1對于肌腱細胞的增殖、趨化以及膠原等基因表達的影響低于其他因子，提示對于肌腱原位修復，SDF-1可能不是最優趨化因子。Grefte等[29]用SDF-1復合膠原支架修復小鼠肌肉損傷，結果顯示這種支架有利于缺損肌肉傷口處的修復，但支架對肌肉損傷后纖維化無明顯改善作用。
4 SDF-1與多糖類支架復合
多糖類支架也是一種較常見的組織工程支架材料，其主要成分有殼聚糖與海藻酸。殼聚糖及其衍生物具有抗氧化性質，可改善缺血心肌組織中活性氧環境。Liu等[30]用可注射殼聚糖水凝膠作為支架搭載ADSCs，使細胞存活量顯著提高，同時對體內心肌缺血模型研究發現，搭載ADSCs的注射水凝膠的心臟修復效果顯著。殼聚糖水凝膠可以上調心肌梗死模型中局部細胞間黏附分子1和VCAM-1表達，且其趨化了內源性干細胞，這可能與材料改善梗死部位活性氧氣環境及其陽離子結構對細胞因子（如SDF-1）的吸引有關。Naderi-Meshkin等[31]用可注射殼聚糖水凝膠搭載ADSCs與SDF-1后注射至Wistar大鼠背部，該凝膠不僅使搭載的ADSCs集中于注射部位，同時搭載的SDF-1對組織中的干細胞具有趨化作用。
Henderson等[32]用藻酸鹽水凝膠復合SDF-1修復C57BL/6小鼠皮膚缺損，觀察發現雖然SDF-1在傷口留存時間較短，但小鼠傷口處有明顯血管內皮細胞浸潤。Rabbany等[33]以藻酸鹽水凝膠作為載體，分別呈遞表達SDF-1質粒與SDF-1蛋白；在豬皮膚手術切口修復對比研究中發現，質粒組及蛋白組雖在SDF-1的釋放上存在時間差，但均能加速傷口愈合速度，對傷口的愈合效果無明顯差異，提示SDF-1促進皮膚傷口愈合作用可能在傷口形成的一定時間內有效。
5 其他
在血管移植領域，同種異體或人工合成血管替代小直徑動脈存在易產生血栓的問題，通過組織工程方法將人工血管支架材料預血管化可改善其血栓形成問題。Kurane等[34]用豬頸動脈去細胞后制成彈性蛋白支架，再用瓊脂糖凝膠修飾搭載SDF-1并植入動物脂肪組織中，發現埋植于脂肪組織中的支架募集了大量EPCs，且支架上種植了大量平滑肌肌動蛋白陽性細胞；而單純支架組僅少量纖維細胞和平滑肌肌動蛋白陽性細胞遷移到支架上。
Zhang等[35]用攜帶有SDF-1基因的腺病毒轉染組織工程透明軟骨支架（只含有軟骨細胞和軟骨外基質的多孔支架）上的軟骨細胞，使細胞可持續表達分泌SDF-1 12 d以上，然后將支架種植于裸鼠。結果顯示，該支架不僅提高了血循環中的CXCR4+細胞含量，也吸引了血循環中內源性干細胞遷移至支架上，促進了軟骨的形成。
Gon?alves等[36]利用殼聚糖與γ-聚谷氨酸的電荷性質，以層層自組裝方式將SDF-1包埋其中，形成聚電解質多層膜結構，體外實驗結果提示該聚電解質多層膜結構緩釋SDF-1可達5 d以上并對人MSCs有募集作用，改變涂層復合SDF-1的方法可改變細胞因子的緩釋時間或釋放量。
6 問題及展望
將組織工程支架與SDF-1/CXCR4趨化軸或其他趨化因子聯合應用，以達到原位組織或器官修復是近年研究熱點。SDF-1對部分多能干細胞和組織細胞的趨化作用已得到證實，但它對各類細胞趨化作用的具體機制尚未完全闡明。同時，每種組織工程材料作為細胞因子的呈遞載體，不僅有保護因子的作用，還有促進損傷組織修復的作用，但各有優缺點。隨著科學技術的不斷發展，需研制出適應不同組織修復需要的組織工程支架材料，從而達到受損組織的完全修復。