Surface modification of a POSS-nanocomposite material to enhance cellular integration of a synthetic bioscaffold

doi:10.1016/j.biomaterials.2016.01.005

.2016年3月：83:283-93。

doi:10.1016/j.biomaterials.2016.01.005。 Epub 2016年1月5日。

POSS纳米复合材料的表面改性以增强合成生物支架的细胞整合

附属公司

¹伦敦大学学院呼吸研究中心，伦敦大学学院，伦敦，英国；伦敦大学学院纳米技术和再生医学中心，外科和介入科学部，皇家自由伦敦NHS基金会信托医院和英国伦敦大学学院。
²伦敦大学学院纳米技术和再生医学中心，外科和介入科学部，皇家自由伦敦NHS基金会信托医院和英国伦敦大学学院。
³伦敦大学学院呼吸研究中心，伦敦大学学院，伦敦，英国。
⁴伦敦大学学院呼吸研究中心，伦敦大学学院，伦敦，英国；英国伦敦大学学院呼吸道炎症和组织修复中心。
⁵英国伦敦大学学院呼吸道炎症和组织修复中心。
⁶伦敦大学学院耳学院、皇家国家喉咙鼻耳医院和英国伦敦大学学院。电子地址：m.birchall@ucl.ac.uk。
⁷Lungs for Living Research Centre，英国伦敦大学学院呼吸系，伦敦大学学院。电子地址：s.janes@ucl.ac.uk。

PMID： 26790147
预防性维修识别码：项目经理4762251
内政部： 2016年10月10日/j.biomaterials.2016.01.005

POSS纳米复合材料的表面改性以增强合成生物支架的细胞集成

克莱尔·克劳利等。生物材料. 2016年3月.

.2016年3月：83:283-93。

doi:10.1016/j.biomaterials.2016.01.005。 Epub 2016年1月5日。

附属公司

¹伦敦大学学院呼吸研究中心，伦敦大学学院，伦敦，英国；伦敦大学学院纳米技术和再生医学中心，外科和介入科学部，皇家自由伦敦NHS基金会信托医院和英国伦敦大学学院。
²伦敦大学学院纳米技术和再生医学中心，外科和介入科学部，皇家自由伦敦NHS基金会信托医院和英国伦敦大学学院。
³伦敦大学学院呼吸研究中心，伦敦大学学院，伦敦，英国。
⁴伦敦大学学院呼吸研究中心，伦敦大学学院，伦敦，英国；英国伦敦大学学院呼吸道炎症和组织修复中心。
⁵英国伦敦大学学院呼吸道炎症和组织修复中心。
⁶伦敦大学学院耳学院、皇家国家喉咙鼻耳医院和英国伦敦大学学院。电子地址：邮箱：birchall@ucl.ac.uk。
⁷Lungs for Living Research Centre，英国伦敦大学学院呼吸系，伦敦大学学院。电子地址：s.janes@ucl.ac.uk。

PMID： 26790147
预防性维修识别码：项目经理4762251
内政部： 2016年10月10日/j.biomaterials.2016.01.005

摘要

多面体低聚倍半硅氧烷聚（碳酸盐-尿素）氨基甲酸乙酯（POSS-PCU）是一种多功能纳米复合生物材料，作为组织工程的生物支架应用日益广泛。合成植入物与宿主组织的整合可能存在问题，但可以通过地形改性加以改进。我们描述了通过在材料表面分散致孔剂（碳酸氢钠（NaHCO3）、氯化钠（NaCl）和蔗糖）来优化POSS-PCU，其主要目的是增加表面孔隙度，从而为改善细胞和血管生长提供额外机会。我们评估了成孔剂对材料的机械强度、表面化学、润湿性和细胞相容性的影响。用扫描电子显微镜（SEM）表征表面孔隙度。表面化学和润湿性没有变化，仅检测到机械性能的轻微变化。成孔剂的大小与所生成结构的孔隙度密切相关，较大的成孔剂改善了结构内空间的互连性。使用原代人支气管上皮细胞（HBEC），我们证明所有表面修饰的体外细胞相容性适中；然而，较大的孔隙导致细胞聚集。这些细胞能够在POSS-PCU支架上分化。体内支架植入表明，较大的孔径有利于细胞整合和血管长入。这些实验表明，用大孔剂进行表面修饰可以改善POSS-PCU纳米复合支架的整合，并表明需要在上皮覆盖所需的无孔表面和合成支架整合和血管化所需的多孔结构之间取得平衡结构设计。

关键词：生物相容材料；纳米复合材料；多孔性；再上皮化；组织工程；气管。

PubMed免责声明

数字

图1
不同表面孔隙率的POSS-PCU支架的特性。（A）对支架的最大应力、应变百分比和杨氏模量进行了分析，结果表明支架之间的变化最小。（B） ATR-FTIR光谱显示支架之间没有变化。（C）通过外加气泡接触角的表面湿度也保持不变。（D）渗透性测试显示，在撒上蔗糖后发生了最显著的变化，这增加了通过支架的流速。实验一式三份，并使用Kruskal–Wallis检验和Dunn修正进行多重比较分析。统计显著性显示为*p<0.05，**p<0.01。

图2
表面除尘脚手架的表面形貌。（A）使用扫描电子显微镜（SEM）图像和每种成孔剂类型确定的平均最大直径分析成孔剂尺寸。（B）支架中每种致孔剂产生的孔径分析（n=50）。（C）候选支架顶部表面和横截面的SEM图像（比例尺=100μm）。

图3
人类支气管上皮细胞（HBEC）在POSS-PCU上的粘附、存活和生长。四种不同支架上细胞的代谢活性和胶原涂层组织培养塑料（TCP）对照组在5天内的代谢活性表示为培养过程中细胞中阿拉马蓝减少的百分比。实验一式三份，使用双向方差分析测试和Bonferroni后验进行分析。统计显著性显示为*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001。

图4
人支气管上皮细胞（HBEC）粘附在表面修饰的POSS-PCU支架上，但聚集在支架上。HBEC以1×10的速度接种在脚手架上⁶细胞/厘米²种子接种后两天，戊二醛被固定，并通过扫描电子显微镜成像。顶部和中间行显示脚手架的灰尘表面分别为75×和400×。第三行显示放大的扫描电子显微镜图片，显示HBEC粘附在支架上，有早期细胞骨架发育、足突挤出和扁平化的证据。底部面板显示了放大75倍的脚手架横截面。

图5
皮下或肌肉植入后表面修饰的POSS-PCU支架的整合。植入后4周和8周植入的蔗糖和无尘支架的组织学图像。支架要么植入皮下，要么植入肌肉。苏木精和伊红（H&E）染色显示细胞渗入支架，Masson三色显示基质沉积。这突出了在早期和晚期时间点植入肌肉和8周后植入皮下（比例尺=100μm）的蔗糖沉积支架中显著的细胞浸润和基质沉积。

图6
POSS-PCU的蔗糖粉尘增加新血管生成体内植入后4周和8周，对植入的蔗糖和无尘样品进行免疫荧光染色。脚手架边缘用虚线高亮显示。DAPI核反染显示，与蔗糖沉积支架相比，未处理支架中的细胞浸润最小，而蔗糖沉积支架中的所有细胞都存在。CD31染色（白色箭头）证实蔗糖沉积支架内存在血管（比例尺=100μm）。

图7
POSS-PCU的集成通过增加表面灰尘产生的表面孔隙度而得到改善。植入后4周和8周，植入粉尘和非粉尘POSS-PCU支架的横截面扫描电子显微镜（SEM）图像。与蔗糖覆盖的POSS-PCU支架相比，非覆盖的支架始终表现出具有最小整合的胶囊状结构，后者显示组织向内生长到单个孔中。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

用于生物医学应用的聚氨酯/POSS杂化材料的最新进展。
Ozimek J，Pielichowski K。 Ozimek J等人。分子。2021年12月22日；27（1）:40。doi:10.3390/分子27010040。分子。2021 PMID：35011280 免费PMC文章。审查。
孔隙率对多面体低聚倍半硅氧烷聚己内酯聚氨酯血液相容性的影响。
Zhao J、Farhatnia Y、Kalaskar DM、Zhang Y、Bulter PE、Seifalian AM。赵杰等。国际生物化学与细胞生物学杂志。2015年11月；68:176-86. doi:10.1016/j.biocel.2015.08.007。Epub 2015年8月14日。国际生物化学与细胞生物学杂志。2015 PMID：26279141
使用血浆表面聚合增强新型纳米复合聚合物的组织整合和血管生成，这是一项体内外研究。
Griffin MF、Palgrave RG、Seifalian AM、Butler PE、Kalaskar DM。 Griffin MF等人。生物材料科学。2016年1月；4(1):145-58. doi:10.1039/c5bm00265f。生物材料科学。2016 PMID：26474453
POSS纳米结构在软骨组织工程中的应用：软骨细胞对纳米尺度几何形状的反应。
Oseni AO，Butler PE，Seifalian AM。 Oseni AO等人。《组织工程再生医学杂志》，2015年11月；9（11）：E27-38。doi:10.1002/term.1693。Epub 2013年4月10日。《组织工程与再生医学杂志》，2015年。 PMID：23576328
多面体低聚倍半硅氧烷聚（碳酸盐-尿素）聚氨酯（POSS-PCU）：在纳米技术和再生医学中的应用。
Tan A、Farhatnia Y、Seifalian AM。 Tan A等人。生物识别工程评论（Crit Rev Biomed Eng.2013）；41(6):495-513. 生物识别工程评论（Crit Rev Biomed Eng.2013）。 PMID：24940662 审查。

查看所有类似文章

引用人

明胶水凝胶接种人表皮角质形成细胞和人皮肤成纤维细胞的相互作用在体外三维模型。
Tahri S、Maarof M、Masri S、Che Man R、Masmoudi H、Fauzi MB。 Tahri S等人。 Front Bioeng生物技术公司。2023年6月23日；11:1200618。doi:10.3389/fbioe.2023.1200618。eCollection 2023年。 Front Bioeng生物技术公司。2023 PMID：37425369 免费PMC文章。
口腔应用中的POSS和SSQ材料：最新进展和未来展望。
Ozimek J，Łukaszewska I，Pielichowski K。 Ozimek J等人。国际分子科学杂志。2023年2月24日；24(5):4493. doi:10.3390/ijms24054493。国际分子科学杂志。2023 PMID：36901923 免费PMC文章。审查。
防止福尔马林固定石蜡包埋块交叉污染的板袋，用于下一代测序。
Iwaya K、Arai H、Takatou N、Morita Y、Ozeki R、Nakaoka H、Sakamoto M、Kouno T、Soma M。 Iwaya K等人。公共科学图书馆一号。2022年5月4日；17（5）：e0266947。doi:10.1371/journal.pone.0266947。eCollection 2022年。公共科学图书馆一号。2022 PMID：35507545 免费PMC文章。
用于生物医学应用的聚氨酯/POSS杂化材料的最新进展。
Ozimek J，Pielichowski K。 Ozimek J等人。分子。2021年12月22日；27(1):40. doi:10.3390/分子27010040。分子。2021 PMID：35011280 免费PMC文章。审查。
炎症肺上皮上ICAM-1和ICAM-2表达不同且上调，但ICAM-2和LFA-1均不需要：中性粒细胞向气道迁移需要ICAM-1在体内.
Chong DLW、Rebeyrol C、JoséRJ、Williams AE、Brown JS、Scotton CJ、Porter JC。 Chong DLW等人。前免疫。2021年8月16日；12:691957. doi:10.3389/fimmu.2021.691957。eCollection 2021年。前免疫。2021 PMID：34484188 免费PMC文章。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Atala A.、Kasper F.K.、Mikos A.G.工程复合组织。科学。Transl.公司。2012年医学；4（160rv12）-公共医学
1. Badylak S.F.、Weiss D.J.、Caplan A.和Macchiarini P.设计了整个器官和复杂组织。柳叶刀。2012;379:943–952.-公共医学
1. Crowley C.，Birchall M.，Seifalian A.M.气管移植：从实验室到患者。组织工程再生杂志。2015年医学；9:357–367.-公共医学
1. Dhandayuthapani B.，Yoshida Y.，Maekawa T.，Kumar D.S.组织工程应用中的聚合物支架：综述。国际理工学院。科学。2011;2011:1–19. doi:10.1155/2011/290602。Hindawi电子出版物。-DOI程序
1. Ren X.，Ott H.C.在生物人工器官的道路上。Pflugers架构。2014;466:1847–1857.-公共医学

出版物类型

行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

物质

行动
行动
行动
行动

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源
其他文献来源
- 镜片-专利引文
- scite智能引文

[1] Atala A.、Kasper F.K.、Mikos A.G.工程复合组织。科学。Transl.公司。2012年医学；4（160rv12）-公共医学

[2] Atala A.、Kasper F.K.、Mikos A.G.工程复合组织。科学。Transl.公司。2012年医学；4（160rv12）-公共医学

[3] Badylak S.F.、Weiss D.J.、Caplan A.和Macchiarini P.设计了整个器官和复杂组织。柳叶刀。2012;379:943–952.-公共医学

[4] Badylak S.F.、Weiss D.J.、Caplan A.和Macchiarini P.设计了整个器官和复杂组织。柳叶刀。2012;379:943–952.-公共医学

[5] Crowley C.，Birchall M.，Seifalian A.M.气管移植：从实验室到患者。组织工程再生杂志。2015年医学；9:357–367.-公共医学

[6] Crowley C.，Birchall M.，Seifalian A.M.气管移植：从实验室到患者。组织工程再生杂志。2015年医学；9:357–367.-公共医学

[7] Dhandayuthapani B.，Yoshida Y.，Maekawa T.，Kumar D.S.组织工程应用中的聚合物支架：综述。国际理工学院。科学。2011;2011:1–19. doi:10.1155/2011/290602。Hindawi电子出版物。-DOI程序

[8] Dhandayuthapani B.，Yoshida Y.，Maekawa T.，Kumar D.S.组织工程应用中的聚合物支架：综述。国际理工学院。科学。2011;2011:1–19. doi:10.1155/2011/290602。Hindawi电子出版物。-DOI程序

[9] Ren X.，Ott H.C.在生物人工器官的道路上。Pflugers架构。2014;466:1847–1857.-公共医学

[10] Ren X.，Ott H.C.在生物人工器官的道路上。Pflugers架构。2014;466:1847–1857.-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

POSS纳米复合材料的表面改性以增强合成生物支架的细胞整合

附属公司

POSS纳米复合材料的表面改性以增强合成生物支架的细胞集成

作者

附属公司

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源