Biomater. Sci.：控制表面活性劑在纖維內的位置和內相體積分數可調整纖維形態和網格疏水性

DOI: 10.1039/d0bm01751e

乳液靜電紡絲是一種制備纖維網的通用技術，可用于藥物輸送和組織工程領域。本文研究了表面活性劑和增大內相體積分數對乳液電紡纖維形態的影響。對纖維直徑、表面形貌、內部結構、網格疏水性和纖維體積分數進行了表征，并測定了其對模型藥物釋放和細胞反應的影響。表面活性劑向纖維表面的遷移導致纖維表面形貌和內部形態的改變，增加了網狀結構的吸水率，減少了藥物突釋效應。增加乳液內的內相體積分數使得纖維直徑、表面形態、纖維體積分數和吸水率的變化最小，從而說明了在不影響纖維性能的情況下能夠增加藥物負載量。最后，所有的網格均促進了細胞的粘附和增殖，表面活性劑和乳液纖維上細胞的MTT吸光度有增長的趨勢，這表明通過減小纖維直徑和纖維體積分數可增大表面積，從而提高代謝活性。總體而言，上述研究表明，可以通過控制表面活性劑在纖維內的位置和內相體積分數來調整纖維的形態和網格疏水性。在組織工程應用中，調節乳液電紡網中的纖維特性對于實現藥物控釋和細胞反應是非常重要的。

圖1.乳液靜電紡絲裝置顯示將藥物負載到纖維中以實現可控釋放。

圖2.（A-E）內相體積分數有所增加的電紡纖維和對照的SEM顯微照片。（F-J）內相體積分數增加和對照的纖維直徑分布的代表性直方圖。（K）每組纖維直徑的點圖。來自同一網格的數據點由閉合、開放或含x形的圓圈表示。*p≤0.05；**p≤0.01；***p≤0.001。

圖3.（A-E）內相體積分數有所增加的電紡纖維和對照的SEM顯微照片。（F-G）含和不含Span80的0％w/o內相纖維的代表性橫截面SEM顯微照片。

圖4.靜電紡絲過程中環境水與纖維的相互作用。在含Span80的纖維中，水會滲透到纖維芯層。在不含Span80的纖維中，水滴只會在纖維表面凝結。

圖5.（A-E）內相體積分數有所增加的電紡網格和不含Span80的對照在1秒時的水接觸角。（F-J）30秒時的水接觸角。（K）每組隨時間變化的接觸角圖。

圖6.（A）內相增加的電紡纖維表面上的理論表面活性劑。（B.）內相增加時表面活性劑在乳液中的位置示意圖。

圖7.內相增加和對照的纖維體積分數。來自同一網格的數據點由閉合、開放或含x形的圓圈表示。*p≤0.05；**p≤0.01；***p≤0.001。

圖8.（A）在含或不含Span80的樣品中，纖維中負載的尼羅紅模型藥物相對于總試樣的含量。*p≤0.05。（B）在含或不含Span80的樣品中，釋放的尼羅紅模型藥物相對于總試樣的百分比。來自同一網格的數據點由閉合、開放或含x形的圓圈表示。

圖9.所有纖維組的FBS吸附和半月板纖維軟骨（MFC）形態。第1、3和7天，每個網格組的MFC形態。（A）用Alexa Fluor 488 Phalloidin將肌動蛋白細胞骨架染成綠色，DAPI將細胞核染成藍色。（B）所有組以及PCL無蛋白對照組在24小時FBS吸附后的總蛋白濃度。來自同一網格的數據點由閉合、開放或含x形的圓圈表示。*p≤0.05；**p≤0.01；***p≤0.001。比例尺為20μm。

圖10.半月板纖維軟骨細胞（MFC）的代謝活性和增殖。（A）第1、3和7天的MTT吸光度說明所有網格組和PCL無細胞對照組中MFCs的相對代謝活性。（B）使用PicoGreen分析定量雙鏈DNA在第1、3和7天的MFC細胞計數。來自同一網格的數據點由閉合、開放或含x形的圓圈表示。*p≤0.05；**p≤0.01；***p≤0.001。