静电纺丝和层层自组装人工基底膜的厚度和粗糙度对内皮细胞的影响

　　静电纺丝和层层自组装构建人工基底膜的厚度和粗糙度对内皮细胞功能影响
　　DOI: 10.2116/analsci.20scp10
　　各种细胞和组织在体内由基底膜 (BMs) 高度组织，因此通过静电纺丝和层层 (LbL) 自组装构建的人工 BMs (A-BMs) 最近在组织工程领域引起了广泛关注。然而，对 A-BM 上附着细胞的细胞粘附、形态和迁移的控制尚未见报道。在这项研究中，作者研究了 A-BMs 的厚度和粗糙度对内皮细胞 (ECs) 功能的影响，这是由不同的组装浓度引起的。结果表明，随着纳米薄膜厚度的增加，A-BMs的粗糙度逐渐增加。EC 粘附、扩散和增殖在具有较大粗糙度的较厚 A-BM 表面上受到抑制，而内皮间连接和融合 EC 单层在较厚 A-BM 表面上的屏障作用通过增加接种细胞数量和延长培养时间来补偿。研究强调了 LbL 组装条件对内皮功能的影响，这为在组织良好的 3D 组织中设计 A-BM 提供了新标准。
　　图 1 在 QCM 芯片上形成 Col-IV/LM 多层纳米膜。(a) 在 37°C 下，使用 QCM 在 50 mM Tris-HCl 缓冲溶液 (pH = 7.4) 中测量 5 个双层的 Col-IV (○) 和 LM (●) 组装的频移和厚度增加。组装组件的浓度，即 Col-IV 和 LM，控制在4–1000 μg/mL 的范围内。n = 3. (b) 由不同浓度的 Col-IV 和 LM 溶液组装而成的 Col IV/LM 纳米膜的厚度，用于 5 个双层。
　　图2 (a) AFM 图像和(b) 从不同浓度的各种组装溶液中获得的(Col-IV/LM)5 纳米膜的彩色3D 激光扫描显微镜图像。由聚苯乙烯 (TC-PS) 组成的组织培养处理板作为对照样品。(c) 彩色 3D 激光扫描显微镜测量的每个纳米膜的粗糙度分布 (Ra) 的算术平均值。
　　图 3 内皮细胞粘附在 (Col-IV/LM)5 纳米膜上。在 TC-PS 底物上培养的 HUVECs 作为对照样品。细胞接种密度为 1.0 ×104 个细胞/cm2。(a) 培养 2 小时和 2 天后，HUVEC 的形态附着在不同厚度的 (Col-IV/LM)5 纳米膜上。比例尺为 100 μm。(b) 粘附的 HUVEC 细胞密度和 (c) 在培养 2小时和 2天后在不同厚度的 (Col-IV/LM)5 纳米膜上培养的每个 HUVEC 的扩散面积。n = 3. 绘制 (d) 2 h 和 (e) 2 天培养后的 HUVECs 形态纵横比分布，在 TC-PS 基质上培养的 HUVECs 作为对照样品。
　　图 4 培养 1、3 和 7 天后，不同厚度的 (Col-IV/LM)5 纳米膜上 HUVECs（3.0 × 104 个细胞/cm2）的增殖情况。细胞数被标准化为第 1 天粘附到 TCPS 的细胞百分比。
　　图5 培养5天后融合的HUVEC细胞间连接蛋白和细胞形态的表征。(a) 不同厚度的 (Col-IV/LM)5 纳米膜上融合的 HUVEC 的免疫荧光图像。细胞被标记为 CD31 和 VE-钙粘蛋白以显示粘附连接蛋白的位置，以及 ZO-1、密蛋白 5 以显示紧密连接蛋白的位置。细胞核用 Hoechst 33342 染色并显示为蓝色。在裸露的 24 孔插入物上培养的 HUVECs 单层作为对照样品。比例尺为 50 μm。通过分析图 5a 中的免疫荧光强度，定量分析（b）每个细胞的细胞间连接覆盖面积和（c）融合 HUVECs 单层的覆盖面积百分比。n = 4。
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