复合三维支架诱导间充质干细胞分化为神经元样细胞

供稿人:方奥，王玲

神经系统在受伤后几乎没有自我修复的能力，是因为神经元缺乏合适的微环境而导致其不能增殖。因此，由神经干细胞、支架以及生长因子构成的神经组织工程有可能提高受损神经组织恢复的机会。导电纤维支架可以为神经再生提供有利微的环境。据此Ghorbani团队采用静电纺丝的方式构建有利于神经再生的微环境。

表1：支架相关参数

该团队通过静电纺丝的方法制备PLA样品，分别以10％,13％,15％,17％和20％（w / v）的浓度溶解在氯仿溶液中磁力搅拌6h。静电纺丝选用10ml注射器，电压值18kv，注射泵输液量3.8 ml/h。静电纺丝后，使用冷冻干燥机在77℃下冻干24小时。然后选用明胶及海藻酸盐分别涂层，分别经过紫外光照，浸入酒精，真空干燥，PBS及DMEM/F12清洗。细胞选择的了间充质干细胞，并对种如支架的细胞进行死活及代谢评估，如图1所示。

图1不同浓度的PLA支架扫描电镜显微照片及细胞代谢活动

图2涂覆及未涂覆的PLA支架对比（15％w / v）

该团队使用明胶或海藻酸钠等亲水性聚合物对支架材料进行了改性，改善细胞的亲水性，如图2所使用的聚乳酸涂层。同时在支架表面涂上了一层导电膜来适应神经细胞的特性，如多层碳纳米管这种可以促进神经组织的生长的材料。

图3支架拉伸强度和重量损失百分比

该团队通过拉伸实验发现孔隙率的增加对复合材料的力学性能有不同的影响，涂层支架相对于未涂层支架有更高的力学性能，并且15wp的样本相对于其它浓度，多孔性较高，力学性能较好。

图4：2D培养与3D静电纺丝支架中由间充质干细胞分化为神经元样细胞免疫荧光染色结果

相对于2D培养，该团队构建的电纺纤维支架材料更有利于细胞的分化。经检测发现PLA亲水性最佳的浓度为15％w/v。修改了导电材料PLA / MWCNT纳米纤维支架，通过掺入生物聚合物包括明胶和藻酸盐逐层自组装的方法，提高了间充质干细胞对神经元样细胞的分化潜力。另外，该支架为干细胞向神经元样细胞引导提供微环境。同时表明含有导电碳纳米管复合支架结合丙戊酸诱导对MSCs转分化为具有Nestin和Neuro-D1神经标记物的神经元样细胞具有很强烈的影响。

参考文献：
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:方奥，王玲

供稿单位：机械制造系统工程国家重点实验室