復(fù)合三維支架誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞分化為神經(jīng)元樣細(xì)胞

供稿人:方奧，王玲

神經(jīng)系統(tǒng)在受傷后幾乎沒有自我修復(fù)的能力，是因?yàn)樯窠?jīng)元缺乏合適的微環(huán)境而導(dǎo)致其不能增殖。因此，由神經(jīng)干細(xì)胞、支架以及生長因子構(gòu)成的神經(jīng)組織工程有可能提高受損神經(jīng)組織恢復(fù)的機(jī)會。導(dǎo)電纖維支架可以為神經(jīng)再生提供有利微的環(huán)境。據(jù)此Ghorbani團(tuán)隊(duì)采用靜電紡絲的方式構(gòu)建有利于神經(jīng)再生的微環(huán)境。

表1：支架相關(guān)參數(shù)

該團(tuán)隊(duì)通過靜電紡絲的方法制備PLA樣品，分別以10％,13％,15％,17％和20％（w / v）的濃度溶解在氯仿溶液中磁力攪拌6h。靜電紡絲選用10ml注射器，電壓值18kv，注射泵輸液量3.8 ml/h。靜電紡絲后，使用冷凍干燥機(jī)在77℃下凍干24小時(shí)。然后選用明膠及海藻酸鹽分別涂層，分別經(jīng)過紫外光照，浸入酒精，真空干燥，PBS及DMEM/F12清洗。細(xì)胞選擇的了間充質(zhì)干細(xì)胞，并對種如支架的細(xì)胞進(jìn)行死活及代謝評估，如圖1所示。

圖1不同濃度的PLA支架掃描電鏡顯微照片及細(xì)胞代謝活動(dòng)

圖2涂覆及未涂覆的PLA支架對比（15％w / v）

該團(tuán)隊(duì)使用明膠或海藻酸鈉等親水性聚合物對支架材料進(jìn)行了改性，改善細(xì)胞的親水性，如圖2所使用的聚乳酸涂層。同時(shí)在支架表面涂上了一層導(dǎo)電膜來適應(yīng)神經(jīng)細(xì)胞的特性，如多層碳納米管這種可以促進(jìn)神經(jīng)組織的生長的材料。

圖3支架拉伸強(qiáng)度和重量損失百分比

該團(tuán)隊(duì)通過拉伸實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)孔隙率的增加對復(fù)合材料的力學(xué)性能有不同的影響，涂層支架相對于未涂層支架有更高的力學(xué)性能，并且15wp的樣本相對于其它濃度，多孔性較高，力學(xué)性能較好。

圖4：2D培養(yǎng)與3D靜電紡絲支架中由間充質(zhì)干細(xì)胞分化為神經(jīng)元樣細(xì)胞免疫熒光染色結(jié)果

相對于2D培養(yǎng)，該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的電紡纖維支架材料更有利于細(xì)胞的分化。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)PLA親水性最佳的濃度為15％w/v。修改了導(dǎo)電材料PLA / MWCNT納米纖維支架，通過摻入生物聚合物包括明膠和藻酸鹽逐層自組裝的方法，提高了間充質(zhì)干細(xì)胞對神經(jīng)元樣細(xì)胞的分化潛力。另外，該支架為干細(xì)胞向神經(jīng)元樣細(xì)胞引導(dǎo)提供微環(huán)境。同時(shí)表明含有導(dǎo)電碳納米管復(fù)合支架結(jié)合丙戊酸誘導(dǎo)對MSCs轉(zhuǎn)分化為具有Nestin和Neuro-D1神經(jīng)標(biāo)記物的神經(jīng)元樣細(xì)胞具有很強(qiáng)烈的影響。

參考文獻(xiàn)：
Ghorbani S, Tiraihi T, Soleimani M. Differentiation of mesenchymal stem cells into neuron-like cells using composite 3D scaffold combined with valproic acid induction.[J]. Journal of Biomaterials Applications, 2018, 32(6).


供稿人:方奧，王玲

供稿單位：機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室