DOI:10.1007/s10570-020-03106-9
納米纖維支架已被廣泛用于傷口愈合。這些支架通常由不同的生物聚合物制備而成,但是通常優選合成和天然生物聚合物的組合,因為它們既顯示出機械力學穩定性又改善了細胞生長的環境。在本文中,通過雙噴嘴靜電紡絲裝置制備了聚己內酯-明膠(PCL-gel)雜化納米纖維。合成了纖維素納米晶體(CNC),并將其摻入凝膠和PCL納米纖維中以改善性能。納米纖維的SEM圖像顯示出兩種直徑分布,直徑平均為140 nm和215 nm,分別對應于凝膠和PCL。盡管XRD圖譜顯示結晶度降低,但是當納米纖維中存在CNC時,(110)和(200)晶面的晶粒尺寸分別從16.1和11.1增加到19.4和12.4 nm。力學研究表明,當加入CNC時,材料的模量和拉伸強度分別增加了80%和60%。體外研究表明,摻入CNC的支架降解速度加快了25%。但是,MTT分析、細胞形態學和熒光染色實驗表明,CNC不會影響納米纖維的生物相容性,并且細胞可以生長、分化并覆蓋支架表面。含和不含CNC的支架均能促進Balb/c小鼠的傷口愈合。
圖1.纖維素納米晶體的FTIR光譜、重要峰和官能團
圖2.纖維素納米晶體的XRD光譜
圖3.在不同加熱速率下由100-800℃合成的CNC的TGA曲線
圖4.合成CNC的a AFM和b TEM圖像。c 50 ml 0.1%CNC懸浮液對0.01 M NaOH溶液的電導滴定
圖5.a PCL-gel和b PCL/CNC1%-Gel/CNC5%納米纖維支架的SEM圖像(上圖)和纖維直徑分布(下圖)
圖6.PCL-gel和PCL/CNC1%-Gel/CNC5%的FTIR光譜
圖7.PCL-gel和PCL/CNC1%-Gel/CNC5%樣品的XRD譜圖;綠色突出顯示的區域與22°處的纖維素(200)晶面有關;CNC峰與PCL衍射圖重疊,可以看作是突出顯示區域的肩峰
圖8.降解后第14天和第28天的降解樣品的SEM圖像
圖9.28天后降解樣品的FTIR光譜。a從400-4000 cm-1的全光譜。b放大C=O拉伸酯鍵1700-1750 cm-1的峰。c放大C-O拉伸酯鍵1150-1200 cm-1的峰
圖10.同軸電紡樣品的MTT測定結果;顯著性差異組用 *(p<0.05)和**(p<0.01)顯示
圖11.在a PCL-gel和b PCL/CNC1%-Gel/CNC5%上培養的NIH 3T3細胞的SEM(上圖)和熒光顯微鏡(下圖)圖像。細胞大部分是活的,兩個支架上都有少量死細胞。SEM圖像顯示細胞已在納米纖維的表面生長并擴散
圖12.切口全層皮膚缺損的宏觀圖像。這些照片是用S1(PCL/凝膠納米纖維)和S2(用纖維素納米晶體增強的PCL/Gel納米纖維)處理過的小鼠傷口的照片。對照(Ctl)對應于用無菌紗布治療切口的小鼠。在手術后第7和14天拍攝圖像。支持信息中介紹了拍攝的其他動物的類似圖像
圖13.治療后第7天和第14天蘇木精和曙紅(H&E)染色的受傷組織的顯微圖像:未經任何處理(Ctl)的對照,PCL/Gel傷口敷料(S1),CNC增強的PCL/凝膠敷料(S2)。H&E染色表明第7天在S2組中上皮層的存在(黑色箭頭)。治療后14天,在S2組中出現了例如毛囊(白色箭頭)和皮脂腺(黃色箭頭)的皮膚附件。比例尺為200μm
圖14.a每個顯微攝影場中的多形核細胞(PMN)數量。b術后第7天和第14天測量每組再上皮化的百分比(**p<0.01和***p<0.001)