DOI：10.1088/1758-5090/ab5385
盡管工程水凝膠作為各種生物醫學應用的平臺得到了廣泛的應用，但在模擬天然細胞微環境的同時，賦予水凝膠多功能性和控制其物理性質仍然是一項重大的挑戰。本文首先采用靜電紡絲法制備了由親水性和光交聯的生物高聚物和導電聚合物（即PEDOT：PSS）組成的納米纖維，將其切割成微米長，然后進行化學交聯，以制備可分散的雜化納米纖維（dhNF），作為開發納米復合水凝膠的異質增強元件。dhNF可以很容易地分散在水性前驅體溶液中而無需溶解，并結合到水凝膠中。所得的由分子和納米纖維聚合物網絡組成的“異性”dhNF注入水凝膠更類似于天然的細胞外基質，并通過dhNF濃度以及dhNF中的PEDOT：PSS含量表現出對dhNF機械強度和導電性的顯著改善。這些特性不僅直接有助于提高封裝細胞的活性和增殖，而且更有效地傳遞由增強的導電性介導的外部電刺激。
圖1.可分散雜化納米纖維（dhNF）注入復合水凝膠的制備示意圖。采用靜電紡絲法（a）制備了由生物活性和導電聚合物組成的雜化納米纖維，將其切割成微米級的長度，并通過碳二亞胺偶聯交聯制備了dhNF（b）。最后，將dhNF分散的凝膠前驅體溶液交聯成dhNF水凝膠（c）。
圖2.（a）不同時間超聲切割短納米纖維的掃描電鏡圖像。該圖表示短納米纖維的平均長度和超聲時間（比例尺：10μm）。（b）短納米纖維通過碳二亞胺偶聯共價交聯，以使其分散在水溶液中而不會溶解。沒有交聯的納米纖維很容易溶解。
圖3.（a）宏觀圖像，（b）不同dhNF濃度和PEDOT：PSS含量的dhNF水凝膠的彈性模量，以及（c）溶脹率（*p＜0.05，n=6）。
圖4.（a）具有不同dhNF濃度的dhNF-水凝膠的SEM圖像（比例尺：5μm）。（b）具有不同dhNF長度的dhNF-水凝膠的彈性模量（E）和（c）溶脹比（Q）（G100P0，1％）（*p＜0.05，n=6）。（b）改變dhNF濃度（在G97.0P2.5時）和（c）PEDOT：PSS含量（在2％dhNF時）對dhNF水凝膠的阻抗。
圖5.（a）封裝在dhNF-水凝膠中的間充質干細胞的熒光顯微圖像，其中dhNF（1％dhNF）中的PEDOT：PSS含量不同。對細胞進行熒光標記以可視化活細胞（綠色）和死細胞（紅色）（比例尺：100μm）。測量了不同dhNF濃度的dhNF-水凝膠隨時間的細胞增殖；（b）1％和（c）2％。（d）用冪律模型擬合（b）和（c）中的圖以獲得增殖速率（KP）（*p＜0.05，n=6）。以不含dhNF（無纖維）的水凝膠作為對照。
圖6.受到電刺激后，封裝在dhNF水凝膠中的間充質干細胞和成纖維細胞的熒光顯微圖像，其中dhED中的PEDOT：PSS含量不同（1％dhNF）。對細胞進行熒光標記以可視化活細胞（綠色）和死細胞（紅色）（比例尺：100μm）。藍色箭頭表示互相連接的細胞束。
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