DOI:10.1007/s10965-020-02307-x
明膠是膠原蛋白的水解形式，根據水解方法分為A型（酸水解）或B型（堿水解）。本工作研究了用三元溶劑（冰醋酸/乙酸乙酯/水）制備的明膠A（GA）和明膠B（GB）電紡納米纖維的性能。另外，為了提高明膠納米薄膜的完整性和穩定性，采用了絲素纖維。絲素蛋白因其具有良好的機械穩定性、透明性、細胞增殖和可調節的降解性，被認為是一種潛在的植入式生物材料。GA支架和絲素滲透明膠A納米纖維支架（SFG）的透明度可與成年大鼠和山羊角膜相媲美，為50-70％。ATR-FTIR分析表明存在天然官能團和鍵。掃描電子顯微鏡（SEM）顯微照片顯示出支架的多孔性，即GA和GB分別為48.08±3.35和51.38±3.72。在磷酸鹽緩沖液（PBS）中，GB納米纖維支架立即溶解，而GA支架在25℃下可保持穩定約11h，在37℃下孵育12h內降解。此外，與乙醇蒸氣物理交聯的SFG支架在37℃下至少6天時顯示出相對改善的穩定性，在溶菌酶溶液中孵育時重量損失較小，并顯著促進了細胞增殖。電紡GA納米纖維支架在48h內的液體保持能力為其原始重量的近800％。與SIRC[Statens Seruminstitut Rabbit Cornea]的成纖維細胞對照相比，到細胞培養的第5天，電紡納米纖維支架（即SFG）促進了約72％的細胞增殖。比較結果表明，與GB納米纖維支架相比，電紡GA納米纖維在水性環境中具有明顯更好的完整性和出色的穩定性。此外，由于增強的完整性和更好的穩定性，GA納米纖維支架與絲素蛋白的組合可用于透明性不可或缺的角膜組織工程應用中。
圖1.示意圖表示（A）旋涂絲素蛋白在電紡明膠A納米纖維支架中的滲透步驟，圖（B）表示絲素滲透明膠A納米纖維（SFG）支架的乙醇蒸氣交聯。乙醇蒸氣處理將絲素配置從不穩定的高水溶性支架變為高度穩定的低水溶性支架。因此，絲素滲透明膠A（SFG）的明膠納米纖維仍不會被快速降解，從而增強了其在生理條件下的穩定性。（C）使用ImageJ軟件進行孔隙度分析的示意圖。
圖2.電紡（A）明膠A，（B）明膠B，（C）絲素滲透納米纖維明膠A墊的圖像以及電紡（D）明膠A，（E）明膠B，（F）絲素滲透納米纖維明膠A（SFG）支架的SEM圖像。
圖3.圖表示使用ImageJ軟件從所制備支架（明膠A和明膠B）的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像獲得的孔隙率百分比
圖4.電紡明膠A支架，明膠B支架，絲素薄膜（NT）和絲素滲透明膠A納米纖維支架（SFG）的衰減全反射-傅里葉變換紅外光譜（ATR-FTIR）分析。明膠A和B的聚合物支架均顯示出相似的特征峰，無顯著差異。絲素薄膜（NT）分別代表酰胺I、酰胺II和酰胺III在1645、1530和1235cm-1處的三個特征峰。SFG顯示明膠A的所有特征峰，絲素屬性在吸收峰中移動到稍低的波數，即經過乙醇蒸氣處理后，酰胺I、酰胺II和酰胺III的特征峰分別在1627cm-1、1522cm-1和1232cm-1處。（NT=未處理，即在乙醇蒸氣處理之前）。
圖5.酸水解（明膠A）支架在（A）室溫和（B）37℃（生理溫度）下長達11h的保水率，以及（C）電紡明膠A滲透納米纖維（SFG）支架在37℃（生理溫度）下長達144h（即6天）的保水率。在37℃下孵育的明膠A支架顯示出高保水能力，但在5h后開始降解，而在室溫（25℃）下保存的樣品在孵育長達11h期間仍保持穩定。與單獨的明膠A相比，絲素滲透電紡明膠A納米纖維支架（SFG）保持穩定的時間更長，從而為細胞生長提供了更好的機會。
圖6.描述了支架在溶菌酶溶液中的體外降解以模擬體液的體內環境。（A）支架的數字圖像顯示了在溶菌酶溶液中孵育4h、10h、1天、3天和6天后明膠B、明膠A和SFG支架的物理外觀，（B）孵育4h、10h、1天、3天和6天后支架的失重率。比例尺為10mm。
圖7.描繪了天然大鼠角膜、山羊角膜和人造電紡明膠A支架以及絲素滲透明膠A（SFG）納米纖維支架的透明度百分比。支架相對于天然山羊和成年大鼠角膜顯示出相當的透明度。
圖8.顯示SIRC[Statens Seruminstitut Rabbit Cornea]成纖維細胞在（A）培養板和（B）絲素滲透明膠A（SFG）納米纖維支架上培養1、3和5天的生長情況。比例尺為100μm。
圖9.該圖說明了在細胞培養的第1天、第3天和第5天，SIRC[Statens Seruminstitut Rabbit Cornea]成纖維細胞的細胞活力百分比。由MTT法測定電紡明膠A滲透納米纖維（SFG）支架的細胞增殖和相容性。在該實驗中，將SIRC細胞對照培養物第5天的吸光度作為所有樣品的參考OD。值分別表示為平均值±SD（n=3），顯著性水平表示為*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001。
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