氧化石墨烯基雜化電紡纖維多孔聚合物基質促進神經突生長

DOI: 10.1021/acsabm.0c00026

制備具有細胞外基質（ECM）等仿生特性的表面工程電紡支架是神經組織工程的關鍵。以定向纖維為基質的導電彈性支架對神經突起的定向生長有很大的影響。在這項工作中，研究者已經電紡了導電聚氨酯基彈性體和拓撲排列纖維多孔神經支架。據報道，ECM的粘附蛋白在控制神經細胞的行為，包括細胞粘附、增殖和突起生長方面具有重要作用。這些模仿其作用的生物粘附蛋白或納米材料，如果用于神經支架的表面修飾，有可能加速神經修復過程。因此，采用一種獨特、改良的單步電子噴霧技術對所制備的電紡支架進行表面工程化處理，在支架表面涂覆一層探索性的生物粘附劑-氧化石墨烯（GO）薄膜。然后進行研究，以確定GO涂覆的電紡導電聚碳酸酯-氨基甲酸乙酯（PCU）基質是否能改善這些支架的生物界面特性，或者是否可能像其他生物粘附蛋白一樣改變PC-12細胞的突起生長。因此，將GO涂覆的復合支架與用聚賴氨酸（PLL）涂覆的類似支架在神經細胞粘附、增殖和突起延伸方面進行了比較。神經軸突生長研究表明，雖然GO和PLL涂層表面上的平均神經突長度是相當的，但當根據長度分類時，在GO涂覆的復合支架上發現更長神經突的數量增加。尤其，本研究提出了一種新穎的表面工程技術，用于在聚合物支架上涂覆GO。利用納米地形生物物理線索，在三維神經支架上設計雜化表面時，可以進一步將兩者結合在一起，從而通過提供增強的類似ECM的環境來刺激神經元的加速再生。

圖1：標記纖維直徑的電紡膜的SEM顯微照片（a）PCUAF（653±113nm）、（b）KJBRF（842±314nm）、（c）KJBAF（838±240nm）和（d）GOKAF。

圖2：（a）KJB和GO粉末、（b）電紡PCUAF、KJBAF和GOKAF膜的拉曼光譜，（c）PCUAF、KJBRF、KJBAF、pKJBAF和GOKAF的電導率，當p值<0.05，n=10，表示導電率的顯著變化。*變化的顯著性水平。

圖3：機械特性：（a）電紡PCUAF、KJBRF、KJBAF和GOKAF膜的應力-應變曲線。 （b）-60至60℃之間的電紡膜的Tanδ圖，（c）-60至60℃之間的電紡膜的儲能模量及其（d）20至45℃的放大圖，（e）-60至60℃之間的電紡膜的損耗模量及其（f）20至45℃的放大圖。

圖4：顯示從電紡膜（a）KJBRF、（b）KJBAF和（c）GOKAF的SEM顯微照片獲得的直方圖。

圖5：PC 12細胞在不同表面上的ESEM顯微照片（a）蓋玻片、（b）PLL涂層KJBAF（pKJBAF）和（c）GO涂層KJBAF（GOKAF）。

圖6：第1天和第5天，GFP標記的PC 12細胞分別在pKJBAF（a，b）和GOKAF（c，d）上的增殖。

圖7：第5天在（a）pCS、（b）pKJBAF和（c）GOKAF上分化的GFP標記的PC 12細胞的顯微圖像。

圖8：連續頻率分布圖，顯示了pKJBAF和GOKAF支架上的神經突長度。