DOI:10.1088/1748-605X/ab7b3c
發育、內穩態和再生組織充滿了各種梯度，包括機械、化學、孔隙率和生長因子梯度。然而，使用常見的組織工程方法復制這些梯度仍然具有挑戰性。在此，研究者使用靜電紡絲技術來創建具有深入梯度的支架。通過聚合物濃度的連續梯度，在整個電紡（ESP）支架的深度中創建了纖維直徑梯度和孔徑梯度。作為此既定方法的替代方法，研究者開發了一種可以通過改變針頭和收集器上的電壓來創建纖維直徑梯度的新方法，同時保持總電壓恒定。這樣，可以通過聚焦靜電紡絲點在梯度物質中改變纖維直徑。使用這種方法，研究者創建了纖維直徑和孔徑梯度，同時保持所有其他參數不變。該研究開發了一種創建官能團梯度的新方法，可潛在地用于各種聚合物溶液中，以將肽和蛋白質偶聯到ESP支架上。通過向聚合物溶液中添加官能化的聚乙二醇添加劑，制備了具有深度官能團梯度的支架，這是一種具有廣泛應用前景的新方法。本文所展示的技術可用于多種聚合物和應用，并且有助于開發生理相關的梯度支架。
圖1.ESP支架的深入梯度。（a）靜電紡絲裝置的示意圖。兩個注射器，一個裝有300PEOT55PBT45聚合物溶液和綠色染料，另一個則裝有300PEOT55PBT45和紅色染料。每個注射器的溶液流入單個管中。每個注射器的流量隨時間變化，一個增加，另一個減少，使總流量保持在3 ml h-1。（b）含高-低梯度綠色染料（左）和低-高梯度紅色染料（中）的支架橫截面的代表性圖像。右側圖顯示綠色和紅色通道的合并。比例尺250μm。
圖2.深入纖維直徑梯度。（a）纖維直徑梯度的橫截面概況，該梯度通過使用兩個注射器裝置隨時間改變聚合物濃度制備而成。比例尺80μm。（b）纖維直徑梯度支架的底部和頂部的俯視圖（左圖）和橫截面（右圖）。比例尺15μm。（c）–（d）纖維直徑梯度支架頂部和底部的纖維直徑（n=10-20）（c）和孔面積（n=15）（d）的定量。（c）學生的t檢驗，（d）曼惠特尼檢驗，****p<0.0001。
圖3.通過電壓調制的纖維直徑梯度。在具有不同電壓的針頭和收集器的靜電紡支架中，靜電紡絲點大小（n=3）（a）、纖維直徑（n=20）（b）和孔面積（n=20-25）（c）的定量。雙尾學生t檢驗（a）和曼惠特尼檢驗（b）–（c），*p<0.05，****p<0.0001。（d）所制備的ESP支架示例。比例尺50μm。（e）ESP支架的截面圖，其纖維直徑梯度是通過隨時間改變針頭和收集器的電壓而產生的。比例尺25μm。（f）該圖描述了隨著時間的推移，針和收集器電壓的增加。（g）電壓梯度支架的頂部（左側圖）、中間（中間圖）和底部（右側圖）的詳細截面圖。比例尺5μm。
圖4.深入功能組梯度。（a）用熒光疊氮化物染料染色的不同濃度的PEG-炔烴添加劑制成的ESP支架的熒光圖像。比例尺250μm。（b）用熒光疊氮化物染料染色的具有PEG-炔烴梯度的ESP支架的截面圖。比例尺250μm。
