復合三維支架誘導間充質干細胞分化為神經(jīng)元樣細胞

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的能力，是因為神經(jīng)元缺乏合適的微環(huán)境而導致其不能增殖。因此，由神經(jīng)干細胞、支架以及生長因子構成的神經(jīng)組織工程有可能提高受損神經(jīng)組織恢復的機會。導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團隊采用靜電紡絲的方式構建有利于神經(jīng)再生的微環(huán)境。

表1：支架相關參數(shù)

該團隊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，使用冷凍干燥機在77℃下凍干24小時。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。細胞選擇的了間充質干細胞，并對種如支架的細胞進行死活及代謝評估，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胞代謝活動

圖2涂覆及未涂覆的PLA支架對比（15％w / v）

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

圖3支架拉伸強度和重量損失百分比

該團隊通過拉伸實驗發(fā)現(xiàn)孔隙率的增加對復合材料的力學性能有不同的影響，涂層支架相對于未涂層支架有更高的力學性能，并且15wp的樣本相對于其它濃度，多孔性較高，力學性能較好。

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

相對于2D培養(yǎng)，該團隊構建的電紡纖維支架材料更有利于細胞的分化。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，提高了間充質干細胞對神經(jīng)元樣細胞的分化潛力。另外，該支架為干細胞向神經(jīng)元樣細胞引導提供微環(huán)境。同時表明含有導電碳納米管復合支架結合丙戊酸誘導對MSCs轉分化為具有Nestin和Neuro-D1神經(jīng)標記物的神經(jīng)元樣細胞具有很強烈的影響。

參考文獻：
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：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室