Mater. Sci. Eng. C：電紡GelMA-p（HEMA）基質復合材料用于角膜組織工程

DOI:10.1016/j.msec.2020.111720

開發具有生物相容性的透明三維材料是角膜組織工程的理想選擇。受角膜結構的啟發，制備了甲基丙烯酰化明膠-聚甲基丙烯酸羥乙酯（GelMA-p（HEMA））復合水凝膠。首先，采用靜電紡絲法制備GelMA纖維，隨后以N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）為交聯劑，通過滴鑄法在GelMA纖維上覆蓋了一層p（HEMA）薄膜。通過分光光度法、顯微鏡和溶脹研究對所得GelMA-p（HEMA）復合材料的結構進行表征。通過3D細胞培養、紅細胞溶血和蛋白質吸附研究（即人血清白蛋白，人免疫球蛋白和蛋清溶菌酶）檢驗了p（HEMA）和GelMA-p（HEMA）復合材料的生物相容性和生物學特性。結果表明，GelMA-p（HEMA）復合材料在550nm處的透光率約為70％。GelMA-p（HEMA）復合材料與淚液蛋白具有良好的生物相容性，便于細胞粘附和生長。因此，所制備的水凝膠復合材料在角膜組織工程的發展以及角膜基質材料的制備方面具有廣闊的應用前景。

圖1.樣品的制備步驟示意圖。

圖2.SEM圖像顯示在11kV下具有不同GelMA濃度的電紡纖維：（a）3％，（b）5％和（c）10％w/v。在不同電壓下，恒定GelMA濃度（5％w/v）的電紡纖維：（d）16kV，和（e）20kV。（f）聚合物濃度和（g）電壓與纖維直徑的關系圖。

（h）GelMA纖維膜，（i）GelMA-p（HEMA）復合膜和（j）p（HEMA）膜的橫截面SEM圖像。

圖3.GelMA纖維膜，p（HEMA）和GelMA-p（HEMA）的FTIR光譜。

圖4.水凝膠的應力-應變曲線（a），抗張強度（b），楊氏模量（c）和斷裂伸長率（d）。p（HEMA）（f）和GelMA-p（HEMA）（g）薄膜的透射率（e）和照片。水凝膠的溶脹度（h）和隨時間變化的保水率（i）。

圖5.p（HEMA）和GelMAp（HEMA）水凝膠的蛋白質吸附量（a）和溶血活性（b）。

圖6.通過AlamarBlue分析評估BCE C/D1b細胞在p（HEMA）和GelMA-p（HEMA）支架上培養1、3、5和7天的代表性增殖曲線（n=3）。

圖7.（a）BCE C/D1b細胞在p（HEMA）和GelMA-p（HEMA）支架上培養1、3、5和7天的死活分析，（b）細胞活性圖（比例尺=500μm）（綠色：活細胞，紅色：死細胞，n=3）