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    浙江大學計劍&傅國勝Bio-des. Manuf.:具有不對稱NO釋放功能的電紡絲纖維膜可差異性調節細胞

    2021-07-01   易絲幫

    心血管疾病的高發病率導致臨床應用對合成血管移植物的大量需求。通常將抗增殖藥物負載到裝置中,以在植入后達到理想的抗血栓形成效果。然而,這些常規藥物的非選擇性會導致血管重建失敗,長期而言可能會導致潛在的并發癥。為了解決這個問題,本研究通過靜電紡絲技術構建了一種不對稱膜。正如所預期的那樣,僅從雙層膜的一側負載并有效釋放一氧化氮(NO)。由于NO的擴散距離短,其對膜另一側的影響可忽略不計,因此可以對兩側不同的細胞進行選擇性調節。釋放的NO促進了內皮細胞(ECs)的生長,超過了平滑肌細胞(SMCs),而在NO缺失的一側,SMCs生長成多層。總體結構類似于天然血管,成片的ECs作為內層,多層SMCs對其起到支撐的作用。另外,該膜保留了ECs的正常功能,同時沒有加劇炎癥反應。本研究通過制備這種可以差異調節細胞行為的材料類型,為電紡絲膜在心血管領域(例如人造血管)的應用提供了一種新的見解。

     

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    圖1.實驗方案設計。a.通過靜電紡絲技術制備雙層電紡膜;b.當在雙層膜的兩側共培養HUVECs和HUVSMCs時,細胞在PLLA一側正常生長;而在PLLA+SNAP一側,HUVSMCs的生長明顯受到抑制。但是,HUVECs仍然正常生長


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    圖2.電紡纖維膜的表征。a.靜電紡絲纖維膜的SEM圖像;b.納米纖維的平均直徑;c.根據EDS中硫元素分析的平均像素面積;d.SNAP負載靜電紡絲纖維膜的NO釋放特性


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    圖3.電紡絲纖維膜對HUVEC和HUVSMC增殖的影響。靜電紡絲膜對HUVSMC不同作用的免疫熒光圖像(a)和統計圖(b),c.HUVSMC在不同膜上的細胞活性。靜電紡絲膜對HUVEC不同作用的免疫熒光圖像(d)和統計圖(e),f)HUVEC在不同膜上的細胞活性。HUVEC和HUVSMC共培養的免疫熒光圖像(g)和統計圖(h)(紅色:HUVEC;綠色:HUVSMC;藍色:核)


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    圖4.靜電紡絲纖維膜對HUVEC和HUVSMC功能的影響。a.在不同靜電紡絲膜上,HUVSMC的cGMP濃度;b.HUVEC在不同靜電紡絲膜上的NO釋放量(左:空白膜上的HUVEC,右:SNAP負載膜上的HUVEC);c.不同電紡絲膜上內皮細胞粘附分子和有害因子的相對mRNA表達


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    圖5.雙層電紡絲纖維膜對HUVEC和HUVSMC共培養的影響。a.Millieell小室實驗設置方案:將HUVSMCs接種到Millieell小室中,將小室放入細胞培養板中,分離細胞和膜,但NO和培養基可以穿過膜的兩側。不同電紡絲膜上HUVSMC的光學顯微鏡圖像(b)和統計圖(c)。HUVEC和HUVSMC在雙層電紡絲膜不同側的免疫熒光圖像(d)和統計圖(e)(紅色:HUVEC,綠色:HUVSMC)



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