ICG-Chitosan：吲哚菁绿标记壳聚糖的生物相容性及在组织工程中的应用探索
组织工程是一门融合了材料科学、细胞生物学、临床医学等多学科知识的交叉学科，其核心目标是构建具有生物活性的组织工程支架，修复或替代受损的组织器官。支架材料作为组织工程的核心组成部分，需要具备良好的生物相容性、生物可降解性、合适的力学性能及多孔结构，以支持细胞的黏附、增殖和分化。壳聚糖（Chitosan）是由虾、蟹等甲壳类动物外壳中的甲壳素脱乙酰化得到的天然阳离子多糖，具有良好的生物相容性、生物可降解性、*菌性及促进细胞黏附的特性，是一种理想的组织工程支架材料。吲哚菁绿（ICG）作为一种近红外荧光染料，可用于支架材料的体内追踪和生物安全性评估。将ICG与Chitosan结合形成的ICG-Chitosan复合物，不仅保留了Chitosan优异的生物性能，还赋予了支架材料近红外荧光成像功能，为组织工程支架的体内降解行为、细胞定植情况及组织修复效果的实时监测提供了可能。因此，深入研究ICG-Chitosan的生物相容性，并探索其在组织工程中的应用，对推动组织工程技术的发展具有重要意义。
ICG-Chitosan的生物相容性是其在组织工程中应用的前提和基础，主要包括细胞相容性和体内生物安全性两个方面。细胞相容性是指材料对细胞黏附、增殖、分化等生物学行为的影响。研究表明，ICG-Chitosan对多种细胞如成骨细胞、软骨细胞、内皮细胞等均具有良好的细胞相容性。Chitosan分子链上的氨基基团能够与细胞表面的负电荷基团发生静电相互作用，促进细胞的黏附；同时，Chitosan的多孔结构可为细胞提供良好的生长环境，支持细胞的增殖和分化。ICG的引入并未显著影响Chitosan的细胞相容性，低浓度的ICG对细胞的活性无明显抑制作用，甚至在一定程度上可通过近红外荧光成像清晰观察到细胞在材料表面的生长状态。例如，将成骨细胞接种到ICG-Chitosan支架上，通过近红外荧光成像可实时监测细胞的黏附数量和增殖情况，结果显示细胞在支架上能够良好黏附并快速增殖，且细胞形态正常。体内生物安全性是指材料在体内应用过程中是否会引起炎症反应、免疫排斥反应等不良反应。通过动物实验研究发现，将ICG-Chitosan支架植入动物体内后，周围组织未出现明显的炎症反应和坏死现象，说明其具有良好的体内生物相容性。Chitosan在体内可被溶菌酶降解为无毒的葡萄糖胺，*终被机体代谢吸收，不会在体内残留；ICG在体内主要通过肝脏代谢，经胆汁排出体外，具有明确的代谢途径和较低的毒性。此外，ICG-Chitosan还具有一定的*菌性能，这得益于Chitosan分子链上的氨基基团在酸性条件下质子化形成的阳离子，能够破坏细菌细胞膜的完整性，抑制细菌的生长繁殖。这一特性可有效减少组织工程支架植入体内后发生感染的风险，进一步提高其体内生物安全性。
ICG-Chitosan在骨组织工程中展现出广阔的应用前景。骨组织修复是组织工程领域的研究重点之一，传统的骨修复材料如羟基磷灰石、磷酸三钙等虽然具有良好的生物活性，但缺乏可降解性和实时监测功能。ICG-Chitosan支架通过冷冻干燥法、静电纺丝法等可制备成具有多孔结构的支架材料，其多孔结构能够为成骨细胞的黏附、增殖和分化提供充足的空间，同时有利于营养物质的运输和代谢产物的排出。将ICG-Chitosan支架与成骨细胞复合后植入骨缺损部位，通过近红外荧光成像可实时监测支架的降解情况和成骨细胞的定植、增殖过程。研究表明，ICG-Chitosan支架能够有效促进成骨细胞的分化，提高骨缺损部位的骨再生能力，且支架的降解速率与骨再生速率相匹配，能够为新骨组织的生长提供持续的支撑。此外，通过对ICG-Chitosan支架进行改性，如复合羟基磷灰石、添加生长因子等，可进一步提高其成骨活性，加速骨组织修复。
在软骨组织工程中，ICG-Chitosan也具有重要的应用价值。软骨组织的修复能力较弱，损伤后难以自行愈合，传统的治疗方法如关节镜清理术、软骨移植术等存在诸多局限性。ICG-Chitosan支架具有良好的弹性和生物相容性，能够模拟软骨组织的 extracellular matrix（ECM）环境，支持软骨细胞的黏附、增殖和分化。将软骨细胞接种到ICG-Chitosan支架上，通过近红外荧光成像可实时观察软骨细胞在支架内的生长和分化情况，以及支架在体内的降解和软骨组织的再生过程。此外，ICG-Chitosan支架还可负载软骨修复相关的生长因子如转化生长因子-β（TGF-β），通过缓慢释放生长因子，持续促进软骨细胞的分化和软骨组织的再生，提高软骨缺损的修复效果。
除了骨和软骨组织工程，ICG-Chitosan还可应用于皮肤组织工程、神经组织工程等领域。在皮肤组织工程中，ICG-Chitosan支架可作为伤口敷料，为伤口愈合提供湿润的环境，同时通过近红外荧光成像监测伤口愈合过程中的细胞迁移和组织再生情况；在神经组织工程中，ICG-Chitosan支架可引导神经细胞的定向迁移和轴突生长，实现对神经损伤的修复和再生监测。未来，ICG-Chitosan的研究应进一步优化支架的制备工艺，调控其多孔结构、力学性能和降解速率，以适应不同组织工程的需求；同时，加强其在体内长期生物安全性和组织修复效果的研究，推动其从实验室研究向临床应用的转化。相信随着研究的不断深入，ICG-Chitosan将在组织工程领域发挥越来越重要的作用，为组织器官损伤的修复治疗带来新的突破。
