DOI:10.1016/j.msec.2020.110706
組織工程學的一個重要組成部分是材料結構，它為細胞和組織的固定和發育提供了模型，該模型允許營養物質和調節分子在細胞間的運輸。社區聲稱需要性能更好的新材料用于臨床。聚己內酯（PCL）是一種可生物降解的半結晶高分子材料，具有優異的機械性能，因其在生物醫學領域的廣泛應用而備受關注。在此，采用兩種不同的方法（靜電紡絲和旋轉噴射紡絲）和不同濃度的PCL，制備出各具特征的超薄纖維，并通過形態學、潤濕性、熱特性和細胞毒性特征以及細菌定植進行了驗證和分析。研究發現不同的PCL支架形態取決于所用的制備方法。所有的PCL支架顯示出更大的哺乳動物細胞相互作用。最印象深刻的是，在沒有使用納米顆粒或抗生素的情況下，旋轉噴射紡絲纖維顯示出一種特殊的粗糙表面，減少了細菌的定植，這可能與物理（支架）和/或生物學機制有關。因此，這項研究表明，旋轉噴射紡絲纖維與電紡纖維相比具有特殊的形貌，可減少細菌定植，并且在與哺乳動物細胞接觸時不呈現細胞毒性。
圖1.使用電紡（AD）和旋轉噴射紡（EF）PCL纖維收集的纖維直徑分布的顯微照片和相應的直方圖。通過電紡纖維獲得的顯微照片分別對應于12％（A）、15％（B）、17％（C）和20％（D）（w/v）的PCL，以及15％（E）和20％（F）（w/v）的旋轉噴射紡纖維。分別顯示了由ImageJ計算的PCL直徑的分布（A1-F1）。比例尺=5μm。
圖2.PCL含量為15％的電紡纖維（A）和旋轉噴射紡纖維（B）的AFM圖像。（C）是（A）的細節，（D）是（C）的細節；（C）和（D）顯示了孤立的單根纖維。需要注意的是，盡管（C）是（A）的細節，但它仍然看起來像是光滑的表面。但（D）和（B）之間不是這種情況，（B）上的橡子被轉變成裂紋表面。這種情況是被迫發生的，因為纖維的長度不同。
圖3.在氮氣氣氛下，以10℃ min-1的升溫速率，以20 mL min-1的流速，在-150℃至250℃范圍內的DSC熱圖。
圖4.金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌在電紡PCL 17％（w/v）和旋轉噴射紡PCL 15％（w/v）上定植24 h的菌落形成單位（CFU）和SEM圖像。（A）金黃色葡萄球菌和（B）銅綠假單胞菌的CFU。A1和A2顯示了從電紡纖維上培養的金黃色葡萄球菌收集的顯微照片。A3和A4顯示了金黃色葡萄球菌定植在旋轉噴射紡纖維上的顯微照片。B1和B2顯示了從電紡纖維上培養的銅綠假單胞菌收集的顯微照片。B3和B4顯示了從旋轉噴射紡纖維上培養的銅綠假單胞菌收集的顯微照片。將10,000個細胞/ml細菌接種在兩條PCL纖維上。值表示平均值±標準偏差，N=3。與所有其他值相比，*p<0.001。（C）通過靜電紡絲和旋轉噴射紡絲制成的不同纖維上的人真皮成纖維細胞（HDF）的活力。將細胞以20,000個細胞/cm2接種24小時。值是平均值±標準偏差，N=3。與所有其他纖維相比，*p<0.001。僅使用細胞作為對照組對數據進行歸一化。
圖5.革蘭氏陽性菌（A）和革蘭氏陰性菌（B）的菌落形成單位（CFU）。（A1）表皮葡萄球菌，（A2）金黃色葡萄球菌RiB1，（A3）金黃色葡萄球菌BEC9393。 （B1）銅綠假單胞菌ATCC 2785，（B2）銅綠假單胞菌31NM和（B3）肺炎克雷伯菌KP230。將細菌接種到電紡（ES）和旋轉噴射紡（RJS）PCL支架的表面。值代表平均值±標準偏差，N=3。**p<0.01，***p<0.001。
圖6.假設。（A）材料表面結構。（A1）旋轉噴射紡纖維的SEM圖像。A2顯示了旋轉噴射紡纖維粗糙結構的細節，確認了0.4–1.4μm之間的間距。B顯示了收集到的電紡PCL纖維的顯微照片，并展示了光滑表面的細節。（C和D）細菌表面的生物結構。（C）革蘭氏陽性細菌表面及其各自的細菌大小。（D）革蘭氏陰性細菌的表面及其各自的細菌大小。E圖示了在支架表面上的細菌粘附的示意圖，并且箭頭指示了細菌粘附在材料表面上的接觸點。
圖7.（A）靜電紡絲（ES）和（B）旋轉噴射紡絲（RJS）工藝。A中描述了用于設置ES過程的部件的詳細信息。B中所描述的數字與RJS設備相對應：（1）儲液罐，（2）電機，（3）收集器，（4）輸送溶液的系統和（5）蠕動泵的細節。
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