J. Appl. Polym. Sci.：評估載體微粒對靜電紡絲網內蛋白質二級結構的保護作用

DOI: 10.1002/app.50016

使用諸如共混靜電紡絲之類的方法將蛋白質直接摻入靜電紡絲網中會促進與疏水性聚合物、有機溶劑和高壓的不利相互作用，從而可能導致蛋白質活性喪失。然而，保護性載體相內的預封裝可以通過避免暴露于苛刻的處理條件來保持蛋白質的構象。本研究將牛血清白蛋白（BSA）負載于纖維素微粒（MPs）中，并將其分散于聚環氧乙烷（PEO）溶液中。使用犧牲性纖維/共靜電紡絲法構建了顆粒-網狀復合材料，其中BSA/MP/PEO溶液同時與聚己內酯（PCL）溶液進行靜電紡絲。制備后，通過乙醇處理選擇性地溶解犧牲性PEO纖維。顯微鏡檢查、重量損失分析和FTIR光譜分析共同證實了PEO纖維的選擇性溶解以及PCL網絡內BSA負載MPs的保留，而MPs或蛋白質均無明顯損失。從共電紡絲網格中提取的BSA的圓二色光譜和本征熒光測量表明，盡管觀察到部分片狀誘導，但對二級結構的破壞最小。相比之下，將BSA直接暴露于四種常用的靜電紡絲溶劑中會導致螺旋含量大大降低，并產生明顯的薄片誘導，從而揭示了二級結構的顯著變化。總而言之，該研究結果證明了MPs在最大程度減少靜電紡絲對所摻入蛋白質二級結構的不利影響方面發揮著至關重要的保護作用。

圖1.（a）干纖維素MPs的SEM圖像，（b）載有FITC-牛血清白蛋白的MPs的合并明場/熒光圖像，顯示蛋白質與MPs的共定位。比例尺代表50μm[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖2.（a）初紡PCL-BSA/MP/PEO纖維的明場和（b）熒光圖像，顯示MPs與FITC-牛血清白蛋白（FITC-BSA）共定位。（c）乙醇處理的共靜電紡絲纖維的明場和（d）熒光圖像顯示纖維密度降低，MPs和FITC-BSA保留。在玻璃蓋玻片上收集樣品2分鐘。比例尺代表250μm[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖3.（a）初紡和（b）乙醇處理的PCL-BSA/MP/PEO共靜電紡絲網的SEM圖像。圖（a）和（b）中的箭頭分別表示嵌入和捕獲的MPs。比例尺代表50μm[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖4.共靜電紡絲PCL-BSA/MP/PEO以及電紡PCL和BSA/MP/PEO的初紡和乙醇處理樣品的標準化重量。經乙醇處理后，BSA/MP/PEO對照網完全溶解。*符號表示與相應的初紡組相比有顯著差異[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖5.初紡和乙醇處理的共靜電紡絲PCL-BSA/MP/PEO樣品的FTIR光譜。＃符號表示對應于PCL纖維的峰（在兩個光譜中均存在），而*符號表示對應于PEO纖維的峰（在乙醇處理過的樣品中不存在）[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com查看]

圖6.（a）暴露于靜電紡絲中常用的有機溶劑的牛血清白蛋白（BSA）的圓二色性光譜和（b）本征熒光發射光譜。圖（a）中的插圖顯示了暴露于溶劑的BSA在更高分辨率下的光譜[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]

圖7.（a）從初紡和乙醇處理的共靜電紡絲樣品中提取的牛血清白蛋白的圓二色性光譜和（b）本征熒光發射光譜[顏色圖可在wileyonlinelibrary.com上查看]