趨化因子如基質細胞衍生因子-1α（SDF-1α）通過向上遷移SDF-1α濃度梯度來調節從原發腫瘤部位擴散的癌細胞的遷移，從而促進其局部侵襲和轉移。因此，植入SDF-1α釋放支架是捕獲表達CXCR4受體的癌細胞的有效策略。在這項工作中，將SDF-1α封裝到聚乳酸-乙醇酸（PLGA）基納米粒子中，隨后與殼聚糖電紡以制備平均纖維直徑為261±45nm的納米纖維支架，用于捕獲膠質母細胞瘤（GBM）細胞。根據其誘導癌細胞遷移的能力評估，封裝的SDF-1α在靜電紡絲過程后保持其生物活性。支架還可以提供至少5周的SDF-1α持續釋放。使用NIH3T3小鼠成纖維細胞、人Thp-1巨噬細胞和大鼠原代星形膠質細胞的研究發現，支架在體外具有高細胞相容性。此外，對植入支架的Fischer大鼠進行的7天隨訪表明，其體內無不良反應。而且，支架的納米纖維結構提供了極好的錨定位點，通過擴展偽足來支持人類GBM細胞的粘附。支架還顯示出緩慢的降解動力學，這可能有助于最大化捕獲GBM細胞的時間窗口。由于手術切除不能完全切除GBM腫瘤，本研究表明未來可將這些支架植入切除腔壁中，以評估其吸引和捕獲大腦中殘留GBM細胞的能力。
圖1.（A）溶菌酶和（B）SDF-1α負載納米粒子的掃描電子顯微鏡圖像。
圖2.納米纖維支架的表征。（A）靜電紡絲工藝制備納米纖維支架的實例。左側的刻度以厘米為單位顯示長度。（B）不同納米顆粒負載納米纖維支架的ATR-FTIR光譜。對于每個光譜，將吸光度值歸一化為其相應的最高吸光度值（在1557cm-1處進行記錄），以便比較1758cm-1處的峰高。（C）不同納米顆粒負載納米纖維支架的（C）SEM和（D）TEM顯微照片。
圖3.支架穩定。（A）穩定前后含有10mg納米粒子負載（7.6%w/w）的納米纖維支架的ATR-FTIR光譜。（B）穩定的含納米粒子的納米纖維支架的SEM顯微照片。
圖4.體外蛋白質釋放研究和SDF-1α生物活性評估。（A）溶菌酶的累積釋放相對于從每個樣品中回收的生物活性溶菌酶的量（使用濁度降低測定進行量化）。（B）SDF-1α的累積釋放相對于從每個樣品中回收的SDF-1α的量（使用ELISA量化）。（C）由無SDF-1α的培養基（空白）和補充有40ng/mL SDF-1α的培養基誘導的表達CXCR4的U87-MG細胞的遷移距離。進行統計分析以檢測多個數據組之間的任何顯著差異（P≤0.05）；****表示P≤0.0001。（D）用不含SDF-1α的培養基（左上）或含有40ng/mL天然SDF-1α（右上）或靜電紡絲后提取的SDF-1α（左下）/從含SDF-1α負載粒子的納米纖維支架釋放的SDF-1α（右下）的培養基孵育72h后表達CXCR4的U87-MG細胞負載瓊脂糖滴的代表性圖像。
圖5.支架的降解性。（A）未負載的納米纖維支架（NF）和那些負載10mg空白納米粒子的納米纖維支架（空白NP+NF）在添加20μg/mL溶菌酶的0.05M Tris-HCl緩沖溶液（pH7.4）中進行培養，原始支架隨時間變化的降解質量百分比。（B）孵育5周后，未負載的納米纖維支架（左）和負載10mg空白納米粒子的支架（右）的SEM圖像。
圖6.支架的體外細胞相容性和細胞粘附能力。（A）間接細胞毒性：用含有浸出物的條件培養基處理24h的NIH3T3細胞的存活率，歸一化為用新鮮培養基（對照）處理的細胞，這些浸出物與未負載的納米纖維支架（NF）或那些負載10mg空白納米粒子的納米纖維支架（空白NP+NF）一起孵育。（B）直接誘導的細胞毒性：三種不同細胞類型的存活率，包括與支架直接接觸培養的NIH3T3小鼠成纖維細胞、Thp-1巨噬細胞和原代星形膠質細胞。將細胞與79或154mm2圓形截面的未負載納米纖維支架（NF）或那些負載10mg空白納米粒子（空白NP+NF）的支架一起孵育24h或72h。（C）450nm處的吸光度與附著在細胞培養板（CCP）對照表面、NF和空白NP+NF上的U87-MG細胞數量成正比。進行統計分析以檢測多個數據組之間的任何顯著差異（P≤0.05）。*表示P≤0.05。（D）SEM圖像顯示附著在NF（左）和空白NP+NF（右）表面的U87-MG細胞的形態。
圖7.體內生物相容性研究。將納米纖維支架卷起（A）并切成高約2mm、直徑約2mm（B）的緊湊圓柱體。然后將這些卷起的切片植入健康Fischer大鼠的切除腔中。（C）由IRM監測植入后1天和7天支架的具體情況（僅顯示代表性MRI切片）。（D）支架體積隨植入持續時間的變化。虛線表示計算出的支架干體積（6.3mm3）。配對t檢驗顯示第1天和第7天平均支架體積之間無顯著差異（p=0.10）。
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