DOI: 10.1016/j.msec.2021.111871
開發具有細胞外基質模擬特性的組織工程化可生物降解人工組織替代物,控制材料與生物環境之間的相互作用,在傷口愈合應用中具有重要意義。在本研究中,利用靜電紡絲技術制備了由魚膠原蛋白(FC)和聚(ε-己內酯)(PCL)組成的新型雙層納米纖維支架,其中殼寡糖(COS)通過碳二亞胺化學共價連接。在不同的靜電紡絲條件下,無論聚合物的比例如何,非交聯納米纖維支架的結構和纖維直徑均保持一致,但是在交聯后纖維直徑隨FC含量的變化而變化。傅立葉變換紅外光譜分析表明,生物材料的共混物是均勻的,隨著納米纖維支架中FC含量的增加,COS水平也隨之增加。基于細胞相容性分析(即納米纖維支架的細胞反應及其相互作用),具有高FC含量的納米纖維支架對正常人皮膚成纖維細胞新生(NHDF-neo)和HaCaT角質形成細胞具有功能活性,從而產生了一種非常有效的組織工程植入物,適用于全層傷口愈合。除了這些試驗結果之后,對所提出的FC/PCL(FCP)納米纖維支架的親水性、溶脹性和機械完整性的評估也證實了它們具有用作組織工程皮膚植入物以加快皮膚再生的巨大潛力。
圖1.(A)橄欖假單胞菌胃蛋白酶可溶性魚膠原蛋白(FC),豬皮I型膠原蛋白(CC)和高分子量標記物(PM)的SDS-PAGE圖譜。(B)FC和CC的UV光譜。(C)FC和CC的氨基酸組成。
圖2.SEM顯微照片和相應的納米纖維直徑分布(百分比和分布頻率):(A)交聯之前(a)FCP 1:9,(b)FCP 5:5,(c)FCP 9:1,和(d)FCP 10:0;以及(B)使用EDC/NHS與COS交聯之后(e)FCP 1:9 COS,(f)FCP 5:5 COS,(g)FCP 9:1 COS,和(h)FCP 10:0 COS。
圖3.純PCL、FC和COS的FTIR光譜以及峰強度和位置隨共混比和使用EDC/NHS交聯的變化。
圖4.(A)具有不同共混比的交聯納米纖維墊的代表性圖像和(B)動態水接觸角:FCP 1:9 COS,FCP 5:5 COS和FCP 9:1 COS。以純PCL為對照(n=3,一式三份,*p<0.05)。
圖5.使用MTT法測定(A)(a)NHDF-neo和(b)HaCaT細胞在有無COS交聯的電紡納米纖維墊上培養一段時間(第1、3和7天)的細胞毒性和增殖(*p<0.05)。由FDA/PI染色(B,C,D)NHDF-neo和(E,F,G)HaCaT細胞在交聯多孔納米纖維墊上培養(B,E)1天,(C,F)3天和(D,G)接種7天后的活/死細胞的熒光顯微照片。
圖6.(A,B)NHDF-neo和(C,D)HaCaT細胞在交聯多孔納米纖維墊上附著和增殖的SEM顯微照片:在(A,C)第1天和(B,D)第7天的(a,e,i,m)CCP 9:1 COS,(b,f,j,n)FCP 9:1 COS,(e,g,k,o)FCP 5:5 COS,和(d,h,l,p)FCP 1:9 COS。
圖7.交聯雙層納米纖維支架的力學性能:(A)典型的應力-應變曲線,(B)拉伸強度,(C)在最大載荷下的應變,以及(D)在最大延伸下的應變(*p<0.05))。
圖8.將雙層納米纖維T2FCP、T3CCP、T3FCP和T4FCP支架在37℃下的PBS中浸泡48h的體外動態溶脹行為。
圖9.術后21天,雙層納米纖維支架與對照組(由Tegaderm覆蓋)的傷口愈合效果:(A)傷口閉合動力學的代表性圖像,以及(B)術后一段時間內平均傷口閉合情況。誤差棒表示SD(n≥3;*p<0.05)。
圖10.術后21天,從空白(正常皮膚),對照(Tegaderm覆蓋的傷口),雙層T3CCP納米纖維支架和雙層T3FCP納米纖維支架組的H&E組織學檢查中獲得的代表性顯微照片。箭頭表示角質層(sc),顆粒層(sg),棘皮層(ss),皮脂腺(seb),毛細血管(hc),毛囊(hf),血管(bv)和皮下層(s)。