International Journal of Biological Macromolecules：含生物活性pDNA複合物的電紡明膠基質
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2020.01.252
靜電紡絲技術的最新進展為再生醫學提供了一系列複雜的支架。為了探索構建具有功能基因表達系統的生物活性支架的可能性，研究了帶有質粒DNA（pDNA）複合物的電紡明膠墊。首先將pDNA與脂質修飾的聚乙烯亞胺（PEI）進行縮合，以形成包含聚天冬氨酸（pAsp）添加劑的複合物，然後將複合物在明膠溶液中混合後進行電紡。pDNA複合物大小為82 nm，ζ電位為+20 mV，均勻地包裹在纖維直徑約150至350 nm的墊子中。基於對人成肌細胞（C2C12）和小鼠成骨細胞（MC3T3-E1）的GFP表達，含pAsp的添加劑複合物在溶液中顯示出顯著提高的轉染活性，將其包封在電紡纖維墊中後，該活性也得以保留。明膠與聚乙二醇的靜電紡絲可提高轉染效率，這是由於pDNA包封率的增加（約71%）。為了進一步驗證基因激活的墊子，編碼BMP-2的pDNA在C2C12和MC3T3-E1細胞中顯示出強大的鹼性磷酸酶（ALP）誘導作用，作為成骨分化的標誌。得出的結論是，使用含生物活性的pDNA複合物構建明膠纖維墊是可行的，並且這種纖維墊有助於多種組織的再生修復。
圖1.不含（A）和含pDNA複合物（B）的電紡凝膠（PBS:EtOH）纖維墊的SEM圖像；不含（C）和含pDNA複合物（D）的凝膠（TFE）纖維墊；不含（E）和含複合物（F）的Gel-PEG50纖維墊（比例尺=2μm）。
圖2.含Cy3-pDNA複合物的電紡纖維墊的共聚焦螢光顯微鏡圖像；凝膠（PBS:EtOH）（第一行），凝膠（TFE）（第二行）和凝膠-PEG50（第三行）。所有比例尺均為20μm。
圖3.4和8μg pDNA負載的3種不同墊子的pDNA包封效率（A）。在墊子中電紡的游離pDNA、游離pDNA複合物和pDNA複合物的粒徑和ζ電位（B）。
圖4.C2C12細胞的體外轉染。含或不含pAsp添加劑的GFP複合物負載電紡凝膠（PBS:EtOH）轉染率的螢光顯微鏡圖像（A）和流式細胞術分析（B）。
圖5.MC3T3-E1細胞的體外轉染。含或不含pAsp添加劑的GFP複合物負載電紡凝膠（PBS:EtOH）轉染率的螢光顯微鏡圖像（A）和流式細胞術分析（B）。
圖6.C2C12細胞的體外轉染。電紡pDNA複合物負載Gel-PEG纖維墊的螢光顯微鏡圖像（A）和流式細胞術分析（B）。與GFP負載Gel（TFE）墊相比，*p＜0.05。
圖7.電紡pDNA複合物負載Gel（PBS:EtOH）和Gel-PEG50纖維墊對（A）C2C12和（B）MC3T3細胞的ALP活性。與未處理的相比，*p＜0.05，與游離BMP-2聚合物相比，＃p＜0.05。