DOI:10.1016/j.msec.2020.111056
盡管進行了大量嘗試以制備聚吡咯納米顆粒（PPy-NPs）摻雜的納米纖維支架，但仍需尋求一種低成本的簡便策略。在本文中，研究者開發了一種新型PPy-NPs原位聚合策略，并一步將其固定到PCL聚合物基質中。為了實現PPy-NPs的原位聚合，將六水合氯化鐵（FeCl3.6H2O）作為氧化劑引入PCL和吡咯單體的混合溶液中。由于化學氧化聚合過程，透明溶液變為黑色PCL/PPy溶液。對溶液靜電紡絲后，制備了PCL/PPy復合納米纖維。生物透射電鏡圖像清楚地顯示了PPy-NPs固定在PCL基質中。場發射掃描電子顯微鏡（FESEM）結果表明，PCL/PPy支架表現出明顯減小的纖維直徑。原子力顯微鏡（AFM）研究表明PCL/PPy支架的表面粗糙度增加。PCL/PPy支架的機械強度測試顯示，楊氏模量（YM=2至4倍）和拉伸強度（TS=3至4倍）均有改善。隨著復合支架中PPy-NPs濃度的增加，YM和TS也逐漸增加。在聚合物溶液和電紡支架上進行的電導率測量顯示，PCL/PPy溶液和支架中的導電性能也呈上升趨勢。表面潤濕性測試顯示，水接觸角測量值從純PCL的126°降低到PCL/PPy-200復合支架的93°。通過模擬體液（SBF）孵育進行的生物礦化測試表明，PCL/PPy支架上的磷酸鈣晶體沉積強化。在無電刺激和有電刺激（ES）的情況下進行的CCK-8分析和共聚焦激光掃描顯微鏡（CLSM）成像顯示，PCL/PPy導電支架上MC3T3-E1細胞的細胞粘附、生長和增殖增強。此外，ALP和ARS染色分析顯示經ES處理后，PCL/PPy支架上的磷酸鈣沉積顯著強化。因此，本研究為PCL/PPy導電支架的制備提供了一種新的策略，該支架在電刺激下具有良好的生物活性、生物相容性和成骨分化能力，在骨組織工程領域具有廣闊的應用前景。
圖1.電刺激（ES）設備的示意圖。
圖2.聚合物溶液（第一列）和電紡支架（第二列）的數字圖像，電紡支架的低分辨率（第三列）和高分辨率（第四列）FESEM圖像，以及纖維直徑分布圖（第五列）。通過使用圖像分析軟件（Image J，NIH，USA）測量納米纖維的直徑。為了進行測量，分析了各個FESEM圖像，并且每個圖像總共測量了50根隨機納米纖維。
圖3. TEM分析（A）PCL/PPy-50、（B）PCL/PPy-100和（C）PCL/PPy-200復合支架。為了進行TEM分析，將電紡納米纖維直接收集在銅網格上并浸入乙醇溶液中，以確保納米纖維附著在網格表面上。TEM圖像顯示出許多代表PPy-NP的黑點（（14.31±1.94）nm；n=50，由Image J軟件測量）。
圖4.純PCL、PCL/FeCl3和PCL/PPy電紡絲支架的（A）FT-IR、（B）XRD、（C）TGA和（D）DSC。（E-G）顯示第一個加熱、冷卻和第二個加熱熱譜的單個支架的DSC。
圖5.（A）純PCL和PCL/PPy電紡支架的應力-應變曲線、（B）楊氏模量和拉伸強度、（C）AFM形貌圖以及（D）水接觸角（WCA）。（E）PCL/PPy支架的奈奎斯特圖（阻抗譜）。在AFM中，Ra表示平均粗糙度，而Rq表示均方根粗糙度。
圖6.體外生物礦化研究。分別為SBF處理的（A-C）純PCL、（EG）PCL/PPy-50、（IK）PCL/PPy-100、（M-O）PCL/PPy-200在3、7和14天的FESEM圖像。（D，H，L和P）在第14天對各個支架的EDS分析。FESEM圖像清楚地顯示了PCL/PPy支架的生物礦化顯著改善，并且EDS光譜也證實了這一說法。通過EDS分析發現純PCL、PCL/PPy-50、PCL/PPy-100和PCL/PPy-200中Ca/P的摩爾比分別為1.07、1.52、1.63和1.77。
圖7.未經和經ES處理的支架的體外生物相容性研究。（A）CCK-8分析和（B）CLSM顯微圖像。在CCK-8中，數據表示為平均值±標準偏差（n=3），*p<0.05。在CLSM圖像中，分別用DAPI（藍色）和若丹明-鬼筆環肽（紅色）對細胞核和細胞質進行染色（在低放大倍數下，比例尺=100 μm，在高放大倍數下，比例尺=100 μm）。
圖8.在未經和經ES處理的支架上進行的ALP和ARS研究。（A）ALP活性，（B）ARS的半定量，和（C）第21天的ARS染色支架的數字圖像。在7和14天評估ALP活性，并在14和21天進行ARS實驗。數據表示為平均值±標準偏差（n=3）和**p<0.01。
