400-823-0080
info@biofabrication.cn     
当前位置: 主页 > 动态资讯 > 公司新闻 > Adv. Healthcare Mater.:具有图案化大通道和各向异性

Adv. Healthcare Mater.:具有图案化大通道和各向异性

公司新闻    2021-09-22 16:25

DOI: 10.1002/adhm.202100238

 

本文描述了一种通过冻铸法与3D打印相结合制备具有图案化大通道和各向异性微通道的3D聚(ε-己内酯)(PCL)/明胶(1:1)纳米纤维气凝胶的新方法。通过3D打印模板的逆向复制品形成单层或多层宏通道。通过部分各向异性冻结形成的定向微通道充当模板化大通道之间的互连孔。纳米纤维气凝胶内产生的宏/微通道显着增加了体外成骨细胞的浸润。模拟血管内皮生长因子(VEGF)的QK肽与具有图案化大通道的PCL/明胶/甲基丙烯酰化明胶(1:0.5:0.5)纳米纤维气凝胶的缀合促进了所接种的人微血管内皮细胞的微血管网络的形成。此外,在大鼠皮下植入后,与没有大通道的气凝胶相比,具有图案化大通道和各向异性微通道的纳米纤维气凝胶显示出显着提高的细胞浸润速率和宿主组织整合。综上所述,这种新型纳米纤维气凝胶在组织修复和再生、伤口愈合以及3D组织/疾病建模等生物医学应用中具有巨大的潜力。

 

image.png

图1.基于3D打印牺牲模板在仿生纳米纤维气凝胶中创建图案化大通道的示意图:i)通过静电纺丝生产PCL/明胶(1:1)纳米纤维垫,ii)将PCL/明胶纳米纤维垫冷冻切割成小碎片;iii)添加交联剂(明胶)并在水中均化纳米纤维段;iv)3D打印牺牲模板;v)使用3D打印牺牲模板模制;vi)将带有牺牲模板的短纳米纤维悬浮液冷冻干燥;vii)在GA蒸气下交联,vii)移除牺牲模板。

 

image.png

图2.带有和不带有图案化大通道的3D纳米纤维气凝胶的SEM图像。A)图解说明具有和不具有一层图案化大通道的纳米纤维气凝胶的制造过程。B(i-vi))没有大通道的3D PCL/明胶纳米纤维气凝胶的水平和纵向截面的SEM图像。C(i-ix))带有一层图案化大通道的3D PCL/明胶纳米纤维气凝胶的水平和纵向截面的SEM图像。绿色箭头表示气凝胶内部的微通道。

 

image.png

图3.MC3T3-E1细胞在PCL/明胶短纳米纤维组成的有无图案化大通道的3D气凝胶上的迁移情况。A)通过从3D共聚焦图像中以微米为单位测量气凝胶上的细胞深度,从而分析MC3T3-E1细胞通过有或没有图案化大通道的气凝胶迁移的深度指数。B)通过以微米为单位测量细胞在气凝胶上的深度指数来量化细胞在具有和不具有图案化大通道情况下通过气凝胶的迁移情况。不含大通道的气凝胶:不含图案化大通道的3D PCL/明胶纳米纤维气凝胶。带有大通道的气凝胶:具有图案化大通道的3D PCL/明胶纳米纤维气凝胶。数据代表平均值±标准偏差(n=3)。显着性通过普通的双向ANOVA分析,随后在组内进行事后Tukey比较试验计算得出,****p<0.0001。

 

image.png 

图4.大鼠皮下植入具有和不具有图案化大通道的3D PCL/明胶纳米纤维气凝胶2周和4周。A(i-viii))具有和不具有图案化大通道的3D气凝胶的H&E染色,及其周围组织。B)皮下植入后,有和没有图案化大通道的气凝胶中细胞浸润区域的百分比。C(i-viii))Masson三色染色显示皮下植入3D气凝胶中的胶原蛋白沉积和新生血管形成。D)在大鼠皮下植入区域接种细胞后,不具有和具有图案化大通道的气凝胶上的细胞分布的示意图,表明具有图案化大通道的气凝胶内的细胞浸润和新血管形成得到了显着改善。不带通道的气凝胶:不具有图案化大通道的3D PCL/明胶纳米纤维气凝胶。带通道的气凝胶:具有图案化大通道的3D PCL/明胶纳米纤维气凝胶。白色箭头指示存在细胞浸润的气凝胶区域。橙色箭头表示没有细胞浸润的气凝胶区域。绿色箭头表示沉积的胶原蛋白。带有黄色边框的红色箭头表示血管。黄色虚线表示组织与无细胞浸润区域之间的边界。数据代表平均值±标准偏差(n=4)。显着性通过普通的双向ANOVA分析,随后在组内进行事后Tukey比较试验计算得出,**p<0.01。