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PCLCSPRF核壳纳米纤维支架的制备及其对hMSCs成骨分化的影响

  Carbohydr. Polym.:PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架的制备及其对人骨髓间充质干细胞成骨分化的影响
  DOI: 10.1016/j.carbpol.2021.118351
  在本文中,研究者通过同轴静电纺丝方法制备了富血小板纤维蛋白(PRF)负载PCL/壳聚糖(PCL/CS-PRF)核壳纳米纤维支架。本研究旨在评估纳米纤维核层CS-RPF对人骨髓间充质干细胞(HMSCs)成骨分化的影响。PCL/CS-PRF核壳支架(44MPa)的弹性模量约为PCL/CS支架(25MPa)的1.5倍。支架的比表面积从PCL/CS支架的9.98m2/g增加到PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架的16.66m2/g。此外,10天后,测得PCL/CS-PRF纳米纤维支架的PRF释放率为24.50%,这表明PRF从纳米纤维中缓慢且持续地释放。浸入模拟体液溶液中的支架表面形成Ca-P,这表明PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架具有良好的骨传导性。此外,14天后PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架表面的ALP活性和钙沉积值分别为81.97U/L和40.33μg/支架,结果表明,与PCL/CS支架相比,含PRF的支架上的ALP和钙含量显著增加。由于与PCL/CS支架相比,PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架具有更高的亲水性和孔隙率,因此在PCL/CS-PRF支架表面观察到更好的骨细胞生长。PCL/CS-PRF支架上茜素红阳性面积明显高于PCL/CS支架,这表明当存在PRF时,支架上有更多的钙沉积和HMSCs成骨分化。本研究结果表明,PCL/CS-PRF核壳支架可以为骨组织工程应用提供一种具有良好成骨性能的结构。
  图1.使用同轴静电纺丝法制备PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架的示意图,接种在支架上的MSCs成骨分化为成骨细胞。
  图2.支架的形态表征。(ac)PCL、PCL/CS、PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架的代表性SEM图像以及支架表面的水滴图像,(d-f)纤维直径分布,(g)支架的纤维直径,(h)PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架在不同放大倍率下的TEM图像,红色箭头和红线分别显示纳米纤维的核层和壳层,(i)支架的孔隙率,(l-m)PCL/Kr支架和PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架的N2吸附/解吸图,黑色箭头显示解吸曲线,(n)支架的平均比表面积(SSA)和N2吸附/解吸面积(3次重复试验)。统计显着性显示为*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001和****p<0.0001。
  图3.PCL、CS、PRF负载CS颗粒和PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架的FTIR光谱。
  图4.支架的物理表征。(a-c)PCL、PCL/CS和PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架在水中的接触角滞后和重量变化,(d)支架的前进接触角(θA)、后退接触角(θR)和平均接触角,(e)PCL、PCL/CS和PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架的溶胀率,以及(f)支架在DPBS中于37℃下的重量损失。统计显着性显示为**p<0.01、***p<0.001和****p<0.0001。
  图5.支架的力学性能。(a)PCL、PCL/CS和PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架的应力-应变曲线,(b)拉伸强度,(c)破坏应变,和(d)弹性模量。3次重复试验的统计分析:*p<0.05,**p<0.01,***p<0.001****p<0.0001,ns(不显着)。
  图6.CS-PRF颗粒和PCL/CS-PRF纳米纤维支架累积释放PRF的情况。
  图7.支架在SBF溶液中的矿化。孵育14天后,浸入SBF中的(a)PCL/CS支架和(b)PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架的FE-SEM图像,(c)浸入SBF中14天的PCL/CS支架和(d)PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架的EDS光谱。
  图8.支架的生物相容性和成骨活性。(a)培养第3天,对接种在PCL/CS支架、PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架、PCL/CS/PRF支架(混合支架)和对照样品(TCP)上的MG-63细胞的活性量化,(b和c)在不同放大倍率下,培养3天后MG-63细胞在支架表面粘附和扩散的代表性SEM图像,(d)HMSCs在PCL/CS支架、PCL/CS-PRF核壳纳米纤维支架、PCL/CS/PRF支架和对照样品上7天和14天的ALP活性,(e-g)ARS染色样品培养第14天的光学显微镜图像,显示了支架表面的矿物质沉积,(h)在支架表面培养14天的HMSCs的ARS阳性面积,以及(i)培养第7天和第14天,沉积在支架和对照样品表面的钙矿物质的量。3次重复试验的统计分析:**p<0.01,***p<0.001****p<0.0001,ns(不显着)。
  文章来源:北京永康乐业公司 http://www.biofabrication.cn/
  文章链接:http://www.biofabrication.cn/peixunzhinan1_tal/1301.html

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