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[原创]电纺胶原蛋白肽/壳聚糖原位交联纳米纤维促进伤口愈合（2018-07-31 15:25:26）

标签：生物医用 静电纺丝  

由于传统疗法无法保证伤口成功的恢复，因此，需要具有优异的生物学特性和能力诱导组织再生的安全伤口敷料以保护伤口区域和加速皮肤再生。静电纺丝是唯一一种产生微观或纳米尺度的连续纤维，且低成本使静电纺丝极具吸引力。另外，高比表面积，孔隙率和与ECM的相似性确保电纺垫可以促进细胞粘附、皮肤再生、营养和氧气运输、水分保留、去除渗出物和止血。因此，静电纺丝纳米纤维特别适用于伤口敷料和组织工程中的其他应用。然而，许多问题，如制备过程繁琐和纤维强度弱，限制了进一步的应用。

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近日，南京理工大学杨树林教授课题组采用在温和的乙酸水溶液中添加聚环氧乙烷（PEO），以1-乙基-3-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDC）作为化学交联剂，使纤维发生原位交联，成功制备了RHC /壳聚糖纳米纤维。该方法不仅简化了制备程序，而且获得了更加优异的形貌。与浸入式交联纳米纤维（I-CN）相比，原位交联的纳米纤维（S-CN）在保湿性、降解性和机械强度方面表现出更好的性能。体外细胞增殖、形态学和RT-PCR研究证实，存在原位交联纳米纤维的纤维细胞具有更好的活性。重要的是，通过在SD大鼠烫伤模型中观察到血管生成和快速表皮化。实验结果表明电纺RHC /壳聚糖原位交联的纳米纤维是可用于伤口愈合应用的理想候选物。

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图1 静电纺丝纳米纤维在PBS中浸渍不同时间的SEM图像。（A0）未交联的纤维。（A1-A2）将I-CN浸入PBS中1小时和24小时。（B0-B3）S-CN浸入PBS持续0h，1h和24h

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图2 电纺支架的物理特性。（A）PBS中的溶胀比。（B）水蒸气比。（C）溶菌酶溶液中的降解速率。（D）壳聚糖和RHC的FTIR光谱。（E）未交联的膜，I-CN和S-CN的FTIR光谱。（F）未交联的膜，I-CN和S-CN的TG曲线。（G）未交联的膜，I-CN和S-CN的DTG曲线。

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图3 不同电纺纤维支架的力学分析。（A）压力应变曲线。（B）伸长断裂。（C）抗拉强度。（D）杨氏模量。

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图4 不同支架上细胞的形态学和增殖评估。 （A）HUVEC的AO  EB染色在支架上生长。 （B）通过MTT测定法测量的HUVEC的活力。（C）在支架上生长的NIH 3T3细胞的AO  EB染色。 （D）通过MTT测定法测量的NIH 3T3细胞的活力。

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图5 通过RT-测量的（a）胶原蛋白I，（b）胶原蛋白III，（c）MMP-13，（d）整联蛋白-α2，（e）TGF-β1和（f）波形蛋白在不同支架中的表达水平PCR。

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图6 烧伤模型中纳米纤维处理的伤口的闭合。（A）在第0天，第7天，第11天，第14天和第21天，三种类型的治疗伤口的照片。（B）三种治疗伤口的伤口闭合率。

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图7 伤口的组织学分析。（a1-c1）处理14天后伤口的H＆E染色（伤口边缘用黑色虚线标记）。 （a2-c2）H＆E染色21天治疗后伤口。（d1-f1）Masson对14天处理后伤口的三色染色。 （d2-f2）第21天处理后Masson对伤口的三色染色

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图8 使用Ki67的细胞增殖评估。（a1）在14天伤口愈合组织。（a2）第14天组织中Ki67阳性细胞的定量。（b1）使用Ki-67（绿色）和核复染DAPI（蓝色）21d染色的伤口愈合组织。 （b2）量化第21天组织中的Ki67阳性细胞。

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图9 使用α-SMA的血管生成评估。（a）用α-SMA（红色）和核复染用DAPI（蓝色）14d染色的伤口愈合组织。（b）α-的定量第14天组织中的SMA阳性细胞。

结论：

为了克服商业胶原蛋白的过敏，避免使用极端溶剂，简化传统的胶原静电纺丝两步交联程序并解决尺寸收缩和多孔形貌变化的问题。通过用添加聚环氧乙烷（PEO）的醋酸水溶液为纺丝液，电纺过程中原位交联可以保持溶液粘度恒定而不凝胶化。与I-CN相比，S-CN可以保持形态完整并且在保湿性，降解性和机械强度方面有所改善。更重要的是，S-CN能够显着提高NIH 3T3细胞体外条件的生存能力。此外，与I-CN相比，S-CN可明显加速伤口愈合更多。因此，原位交联不仅简化了胶原蛋白的静电纺丝过程，同时也改善了纳米纤维的性能并促进伤口愈合。因此，原位交联是适用于纳米纤维的制备，且S-CN是加速伤口愈合的理想伤口敷料。

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文章来源：易丝帮