絲素蛋白基電紡纖維的高通量生產及其在皮膚組織工程中的應用

2020-12-05 易絲幫

Mater. Sci. Eng. C：絲素蛋白基電紡纖維的高通量生產及其在皮膚組織工程中的應用

DOI:10.1016/j.msec.2020.110939

在這項工作中，開發了一種無噴嘴的靜電紡絲設備，以高通量生產具有可調潤溼性的絲素蛋白基三元生物相容性複合纖維。合成纖維材料往往表現出次優的細胞生長和增殖，許多研究將這種現象與此類表面的疏水性聯繫起來。在這項研究中，製備了由聚己內酯與不同形態聚癸二酸甘油酯和再生絲素蛋白混紡而成的電紡墊。這項工作的主要目的是開發具有可變疏水性/親水性的纖維氈，這具體取決於不同的固化形式和PGS的濃度。採用了一種區別於從家蠶繭中提取絲素蛋白的常規方法的策略，在常規方法所需時間的三分之一內顯著提高了蛋白質的產量。可以通過改變複合纖維中PGS的比例和固化時間來調節支架的潤溼性。這種三元複合生物材料表現出良好的體外成纖維細胞附著行為和最佳生長，表明這種結構在開發有助於皮膚再生的人造皮膚樣平臺方面具有巨大的潛力。

圖1.絲素蛋白的提取和加工為再生形式。最初，將蠶桑蠶繭切成小塊，並在100℃的0.01 M Na2CO3溶液中脫膠30分鐘。將脫膠的絲在去離子水中漂洗3次，每次20分鐘，然後在室溫下乾燥過夜。然後，將9.3 M LiBr溶液以1:4 SF:LiBr溶液（w/v）的比例添加到乾燥的絲纖維網中，以溶解絲心蛋白。將LiBr-SF溶液在50℃的烤箱中放置4小時。之後，通過將SF-LiBr溶液逐漸滴入純乙醇中直至其達到1:30 SF-LiBr:EtOH（v/v）的比例來沉澱SF，並在攪拌下保持1小時。隨後，通過過濾除去SF殘留物，並用超純水洗滌。純化的SF在50℃下烘乾。將乾燥的SF用研缽研磨成粉末，並溶於甲酸/CaCl2中，以使SF的最終濃度為12%（w/v）。

圖2.無噴嘴靜電紡絲過程的示意圖，顯示了生產的纖維支架的宏觀圖和有或無成纖維細胞的纖維的SEM顯微照片。

圖3.（A）三元SF:PCL:PGS和SF:PCL:pPGS以及（B）二元SF:PGS和SF:pPGS混合物的平均直徑值。三元SF:PCL:PGS（C-E）、SF:PCL:（p）PGS（F-H）和二元SF:PGS 2:1（w/w）（I）、SF:（p PGS 2:1（w/w）（J）支架的代表性SEM圖像。在32℃下乾燥經乙醇處理的電紡墊後，獲得圖像。比例尺10 μm。

圖4.國產無噴嘴靜電紡絲設備與商用針型靜電紡絲設備之間的生產率比較。 HFIP中PCL 7.5%（w/v）。無噴嘴靜電紡絲：60 kV，常規靜電紡絲：16 kV（+12/-4，10μL/min），針尖到收集器的距離為15 cm。

圖5.在不同的孵育期，PGS組的質量損失百分比。（A）SF:PCL:PGS和（B）SF:PCL:（p）PGS的混合（w/w）比。

圖6.水接觸角隨時間的變化。PCL、二元SF:PGS、SF:pPGS以及三元PCL-主幹SF:PGS和SF:pPGS電紡墊。時間間隔為0、5、10、20和30 s。S1：PCL、S2：SF:PGS、S3：SF:pPGS、S4：PCL-主幹SF:PGS，S5：PCL-主幹SF:pPGS。字母表示三元混合物的比例，其中SF:PCL:（p）PGS的比例為（a）1:0.75:0.25，（b）1:0.50:0.50，（c）1:0.25:0.75。紅色箭頭（p）PGS和綠色箭頭PCL。方括號表示濃度。

圖7.（A）SF:PCL:（p）PGS支架的Alamar藍細胞活力測定。值表示平均值±標準偏差（n=9，p<0.05）。a，b，c-表示顯著性差異和相似值（ANOVA）。*-表示僅PCL和三元電紡墊組之間的顯著性差異（B）在三元SF:PCL:（p）PGS 1:0.5:0.5電紡支架上HDF-TERT種子形態的SEM圖像。比例尺為10μm。

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文章來源：易絲幫

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