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。2019年8月；107(6):1792-1805.
doi:10.1002/jbm.b.34272。 Epub 2018年11月12日。

用于神经再生的聚合物离子导电复合基质和电刺激策略：体外表征

Ohan S马努基安 1 2, 斯科特·斯特拉顿 1 2, 迈克尔·R·阿鲁尔 2, 约书亚·莫斯科 1 2, 纳西姆·萨达什蒂 1, 俞晓军 三, 斯威莎·鲁德莱亚 2 4, Sangamesh G Kumbar公司 1 2
附属机构

用于神经再生的聚合物离子导电复合基质和电刺激策略：体外表征

Ohan S马努基安等。 生物材料研究B应用生物材料杂志。 2019年8月。

摘要

干细胞策略和电刺激（ES）的使用为周围神经再生开辟了新的前景。通过将壳聚糖和离子导电聚合物（包括磺化聚苯胺和木质素磺酸盐）涂覆在静电纺聚己内酯/醋酸纤维素微纳米纤维上，制备了复合基体。对这些复合基质的表面形态、涂层均匀性、离子导电性和机械强度进行了表征，以探索与ES联合作为神经再生支架材料的可能性。由于磺化聚合物在微纳米纤维上的均匀涂层，复合基质的电导率测量范围为0.0049-0.0068 mS/m。将IC聚合物薄膜（2D）和复合纤维基质（3D）植入人骨髓间充质干细胞（hMSCs），在0.5 V、20 Hz下每日电刺激1 h，持续14天，以研究细胞活力、形态和神经样表型表达的变化。体外ES导致ES-处理组和阳性对照生长因子处理组hMSCs成纤维细胞形态发生变化，变为具有胞体的细长神经样结构。免疫荧光染色显示存在神经元标记物，包括β3-微管蛋白、微管相关蛋白2和巢蛋白，以响应ES。©2018 Wiley期刊，Inc.生物材料研究B部分：Appl Biomater 107B:1792-18052019。

关键词：电刺激；离子电导率；微纳米纤维；神经再生；脚手架。

PubMed免责声明

数字

图1：
图1：
图解说明导电材料和离子导电材料之间导电的基本区别。电子电导依赖于电子和空穴的运动，而离子电导利用带正负电荷的离子的相反运动。
图2：
图2：
描述二维离子导电玻璃和三维聚合物微纳米纤维支架上电刺激细胞研究的研究设计示意图。
图3：
图3：
（A） 定制的电刺激装置适用于6孔细胞培养板。金丝环设计为正电荷阳极，而中心金丝接地，每个环的设置刺激一个井的内容物。（B） 电压分布图显示了一个导电3V的原型模型，电压以同心模式向中心地面递减。
图4：
图4：
（A） 不同时间点阴性对照（未处理）、ES和NGF处理（阳性对照）细胞样品的相控显微镜检查。比例尺=100µm。与未经处理的阴性对照样品不同，ES和NGF样品显示出典型的神经元谱系的延伸和分支。（B） 培养第10天时未经处理、NGF处理和ES细胞样本的细胞长度，ES和NGF细胞与未经处理的对照组相比显示出更大的细胞长度（*P<0.1）。（C） 培养第10天未处理（阴性对照）、NGF处理和ES细胞样本的细胞宽度，其中ES和NGF细胞的宽度在统计学上小于未处理（阳性对照）样本（**P<0.05）。平均使用100个单元格进行尺寸测量。
图5：
图5：
LIVE/DEAD™染色检测接种在经ES处理的CHT+SPANI涂层玻璃盖玻片上的hMSCs的细胞活力。ES组和对照组（未处理）的细胞活力相似，表明应用ES后细胞粘附和/或活力没有差异。在第10天经ES处理细胞中可以看到形态学变化，有更深的突起、延伸和分支。
图6：
图6：
在第3天、第7天和第14天对接种在CHT+SPANI涂层玻璃盖玻片上的hMSCs进行免疫荧光染色。（A-C）未经处理的对照细胞染色GFAP（绿色）和NSE（红色）。（D-F）ES-处理细胞染色GFAP（绿色）和NSE（红色）。（G-I）未经处理的对照细胞染色为B3TUB（绿色）和MAP2（红色）。（J-L）ES-处理细胞染色B3TUB（绿色）和MAP2（红色）。
图7：
图7：
用于测试的圆形脚手架的视觉表示和尺寸，其中（A）PCL/CA，（B）PCL/CA+CHT，（C）PCL/CA+CHT/LS，和（D）PCL/CC+CHT/SPANI。SEM图像分别显示了上述聚合物复合材料的微纳米纤维的互连多孔结构。由于分别添加了CHT、CHT/LS和CHT/SPANI，因此在支架B、C和D中可以看到水凝胶涂层。
图8：
图8：
（A） 28天内所有四个支架组的电导率研究表明，PBS中的电导率下降，28天后最终趋于稳定。（B） 描述关键官能团的所有四个支架基团的FTIR光谱。（C） 第4周PCL/CA、PCL/CA+CHT、PCL/CA+CHT/LS和PCL/CA+CHT/SPANI的减肥研究（D）PCL/CA，PCL/CA+CHT，PCL/CA＋CHT/LS，PCL/CA＋CHT／SPANI（插图显示第0周的TGA）。
图9：
图9：
（A） PCL/CA、PCL/CA+CHT、PCL/CA+CHT/LS和PCL/CA+CHT/SPANI的杨氏模量（B）PCL/CA、PCL/CA+CHT、PCL/CA+CHT/LS和PCL/CA+CHT/SPANI的拉伸强度。
图10：
图10：
未处理（左）、NGF处理阳性对照（中）和ES-处理样品（右）复合基质上hMSCs细胞活性的LIVE/DEAD™染色。所有图中的聚合物组成如下：（A）PCL/CA，（B）PCL/CA+CHT，（C）PCL/CA+CHT/LS和（D）PCL/CC+CHT/SPANI。
图11：
图11：
14天ES后磺化聚合物上hMSCs的初步免疫荧光染色显示（A）B3-Tubulin（绿色）、（B）MAP2（红色）和（C）Nestin（绿色）染色。比例尺=50µm。
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