Проводящий нервный канал с пьезоэлектрическими свойствами для усиления дифференциации PC12.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 12004 (2023) Цитировать эту статью

165 Доступов

Подробности о метриках

Восстановление нервной ткани остается крайне сложной задачей, главным образом из-за ограниченной регенерационной способности нервной системы и развития фиброза. Это ограничение требует разработки нового канала наведения нерва для содействия восстановлению нерва. В этом исследовании мы разработали новый канал ядро/оболочка, чтобы индуцировать дифференцировку PC12. Метод коэлектропрядения был использован для получения волокнистой оболочки, содержащей поликапролактон/поливинилиденфторид ПКЛ/ПВДФ, желатин и нанокомпозит полианилин/графен (ПАГ). Сердцевинная часть канала была заполнена хитозан-желатиновым гидрогелем, содержащим ПАГ и наночастицы ZnO. Такой трубопровод проявляет антибактериальную активность, электропроводность и пьезоэлектрические свойства. Влияние такого сконструированного канала на дифференцировку PC12 исследовали путем анализа маркеров дифференцировки нестина и белка 2, ассоциированного с микротрубочками (MAP2), с помощью методов иммуноцитохимии и ПЦР-ОТ. Результат показал, что такой канал может значительно индуцировать экспрессию генов нестина и MAP2 в клетках PC12 и, таким образом, является жизнеспособным вариантом для эффективной дифференцировки клеток и регенерации нервов.

После травмы нервная система имеет изначально ограниченную способность к регенерации1,2. Тканеинженерный проводник нервов (NGC) стал многообещающей альтернативой трансплантатам для восстановления поврежденных нервных тканей3,4. Для изготовления NGC со структурой, аналогичной внеклеточной мембране (ECM), важны физико-химические, механические и биологические свойства материалов, такие как биосовместимость, биоразлагаемость, механические свойства, минимальный отек и воспаление, а также желательная нервная проводимость4,5,6. Помимо различных известных методов, таких как 3D-печать7, газовое вспенивание, сублимационная сушка5, электропрядение является экономически эффективным подходом для производства волокнистых и пористых структур, которые могут имитировать ЕСМ7,8,9 и обеспечивать достаточное пространство для роста и пролиферации клеток10. Поликапролактон (ПКЛ) как биосовместимый полимер полукристаллической природы обеспечивает структурную целостность и механическую стабильность каркаса в тканевой инженерии8,11. Желатин является природным биополимером, который широко используется при изготовлении каркасов из-за его высокой биоразлагаемости, биосовместимости и отличной клеточной адгезии12,13. Таким образом, его можно использовать для улучшения плохой гидрофильности и отсутствия мест прикрепления клеток PCL8,11. Хитозан (ХС), полученный в результате деацетилирования хитина, обладает биосовместимостью и антибактериальной активностью14,15. Учитывая характеристики желатина, смешивание хитозана с желатином компенсирует отсутствие биологической активности хитозана16.

Многие исследовательские усилия выявили эффективную роль электрической силы в клеточной адгезии, пролиферации, дифференцировке и миграции нервных клеток8,14. Полианилин (ПАНИ) обладает высокой химической и термической стойкостью, а также значительной проводимостью. Графен с одноатомным углеродом, связанным листом sp2, получил больше внимания в области электропроводности14. Было показано, что нанокомпозит полианилин/графен (ПАГ) имеет более высокую проводимость, чем ПАНИ8,17, что может быть полезно для роста и дифференцировки нейронов5,6,18. ПАГ с высокой электропроводностью и превосходной химической стабильностью применяется при изготовлении проводящих труб. Борожени и др. включили нанокомпозит PAG в желатиновые нановолокна, чтобы придать каркасу проводящие свойства, которые напоминают проводящее поведение аксонов19. Мохаммади и др. заявили, что многоканальный электропряденый нервный проводящий канал PCL/желатин, содержащий 2% мас. ПАГ оказался наиболее благоприятным для роста клеток8. Сулеймани и др. заявили, что наночастицы ПАГ могут улучшить адгезию и рост клеток на каркасе на основе хитозана/желатина6. Баят и др. выразили положительную роль проводимости для клеточной стимуляции и роста за счет включения PAG в канал наведения альгината5.