DOI: 10.1039/C9TB02864A
由于脊髓固有的有限再生能力和復雜的解剖結構，脊髓損傷（SCI）的有效治療仍然是一個嚴峻的臨床挑戰。作為軸突生長、細胞和神經營養因子支架的生物材料的組合是脊髓再生的一個極好的候選材料。本文采用聚{[苯胺甲基丙烯酰胺四聚體]-共聚-[多巴胺甲基丙烯酰胺]-共-[聚（乙二醇）-甲基丙烯酸甲酯]}/PCL（PCAT）和旋轉靜電紡絲技術，構建了一種新型的微圖案化導電電紡納米纖維網。研究了電刺激（ES）和微圖案化導電電紡納米纖維網復合神經生長因子（NGF）對大鼠神經干細胞（NSCs）分化的協同作用。導電納米纖維網的親水性可以通過多巴胺（DA）和苯胺四聚體（AT）的含量來調節，由19°調整為79°。PCAT的AT鏈具有良好的電活性和導電性。制備的靜電紡納米纖維網格具有規則排列的谷脊結構，直徑為312±58 nm，谷脊寬度分別為210±17μm和200±16μm。沿微圖案化納米纖維網格觀察分化的神經干細胞的生長和神經突的生長。此外，負載NGF的微圖案化導電電紡納米纖維網與ES結合具有最高的細胞活力，有效促進了NSCs向神經元分化并抑制星形膠質細胞的形成，在神經組織工程中具有巨大的應用潛力。
圖1.（a）PCL、PAT和不同的電紡網格的FT-IR圖。（b）制備用于研究的RE-PCL、RE-PCAT10（隨機）和ME-PCAT10（微圖案化）納米纖維的XPS光譜。
圖2.（a）隨機取向的電紡網格PCAT10在1 mol/L HCl水溶液中的循環伏安圖。（b）具有不同AT含量的無規電紡網格的電導率。
圖3.不同電紡網格的水接觸角測量和水滴分布。
圖4.（a）隨機取向的納米纖維的SEM，包括PCL（a1＆a2）、PCAT0（b1＆b2）、PCAT5（c1＆c2）、PCAT10（d1＆d2）和PCAT15（e1＆e2）和微圖案化PCAT10（f1＆f2）納米纖維。a1到e1、f1以及a2到f2的放大倍數分別為1、50和8K。隨機取向和微圖案化（PCAT10）納米纖維的平均直徑（b）和尺寸分布（c）以及微圖案納米纖維（PCAT10）的谷和脊的統計分析。
圖5.（a）接種在隨機取向的納米纖維上3天的NIH3T3細胞（如PCL、PCAT0、PCAT5、PCAT10和PCAT15）的活/死（綠色/紅色）染色和SEM形態。活/死染色和SEM的比例尺分別為100和50μm。通過CCK-8分析測定（b）NIH3T3成纖維細胞和（c）PC 12細胞在不同隨機電紡網上1天、3天和7天的細胞存活率。（*）、（**）、（***）表示具有統計學意義，p<0.05，p<0.01，p<0.001。
圖6.在有和沒有電刺激（ES）的情況下，（a）PC12細胞和（b）神經干細胞在隨機和微圖案化電紡網格（例如在PCAT10和PCAT10）上培養3、7天的細胞活力和增殖的CCK-8分析。PCL無規取向的納米纖維用作對照。（*）、（**）、（***）表示具有統計學意義，p<0.05，p<0.01，p<0.001。
圖7.在有和沒有ES的情況下，神經干細胞在隨機（a）以及微圖案化（b）PCAT10、PCAT10/NGF納米纖維上培養7天后的掃描電子顯微照片。紅色箭頭指向神經突起。（c）在有和沒有電刺激的情況下，分化7天后的神經突的細胞比例和神經突長度。（*）、（**）、（***）表示具有統計學意義，p<0.05，p<0.01，p<0.001。
圖8.（a）在有和沒有ES的情況下，Tuj-1（綠色）和DAPI（藍色），（b）GFAP（綠色）和DAPI（藍色）在RE-PCL（對照）和不同電紡網上7天的免疫熒光圖像。比例尺=100μm。（c）孵育7天后，神經干細胞分化的神經元和星形膠質細胞的百分比。（*）、（**）、（***）表示具有統計學意義，p<0.05，p<0.01，p<0.001。
圖9.在有和沒有ES的情況下，神經干細胞在不同電紡網上培養7天的實時PCR，包括Tuj-1和GFAP在內的神經相關基因的表達。（*）表示統計學顯著性，p<0.05。
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