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电纺制备的微-纳米级超细纤维可仿生天然细胞外基质的组成和结构,在组织工程与再生医学领域具有广阔的应用前景。但传统的电纺丝方法(Conventional electrospinning,CES)制备的取向纤维有序性差,影响细胞的取向生长和分化,不利于结构特异性组织工程支架(如神经导管)的构建。神经导管是用以桥接神经断端,为损伤神经提供一个良好再生微环境的管状支架,其导向作用与构筑导管的电纺纤维的取向度及生物活性有着重要依赖关系。本研究的目的是通过采用一种新颖的稳定射流电纺丝(Stable jet electrospinning,SJES)方法制备高度取向的含石墨烯(Graphene,Gr)的聚乳酸(PLLA)超细复合纤维,用于神经导管的构建。Gr具有较好的导电性及生物相容性,且可调控神经干细胞向神经元分化,因此在高度取向的PLLA纤维中引入Gr将有可能提高神经再生的作用功效。在探索了使石墨烯获得良好分散的最佳超声作用条件后,本研究首先利用SJES技术制备了高度取向的掺杂有不同Gr含量(0,0.1%,0.5%,1%)的Gr/PLLA复合超细纤维(同时用CES法制备半取向PLLA纤维作对照),然后通过SEM及快速傅里叶转换(FFT)观察分析了这些复合超细纤维的形貌及取向度,通过TEM及拉曼光谱分别检测Gr在PLLA纤维中的分散状态及化学成分,通过差热分析(DSC)、热失重分析(TGA)及拉伸力学测试等表征了Gr/PLLA复合纤维的热-力学性能。结果表明:所制备的纤维直径均为1.50μm左右,SJES法制备的纤维比CES法制备的纤维具有更好的取向度。随着石墨烯含量的增加,取向纤维的力学性能呈现先增加后降低的趋势。此外,由于Gr较好的热稳定性和较高的导热性,随着Gr加入量的增加复合纤维的耐热性能也随之增加,仅仅0.1%Gr的添加量就使达到50%分解量时的分解温度提高近20?C。为了评价Gr/PLLA取向超细纤维的生物学特性,首先选择观察一种神经胶质细胞——雪旺细胞(Schwann cells,SCs)的黏附行为及增殖能力来评价其细胞相容性,并通过免疫荧光染色检测了SCs的特异性蛋白即胶质纤维酸性蛋白(Glial fibrillary acidic protein,GFAP)的表达情况;然后用大鼠嗜铬细胞瘤细胞(PC12 cells)评价该纤维支架材料对细胞的分化影响。结果表明,与组织培养板(TCP)及半取向纤维相比,SJES法制备的高度取向复合纤维能在细胞种植8 h后更好的促进SCs的黏附。纤维取向度及Gr的含量对细胞的延伸有显著影响,且Gr含量的增加能够明显促进细胞的延伸。所有的纤维组(包括:CES法制备的半取向PLLA纤维、SJES法制备的高度取向PLLA、0.1%Gr/PLLA、0.5%Gr/PLLA及1%Gr/PLLA纤维)均可较好的促进SCs的增殖,并且组间无差异,表明这些纤维普遍具有较好的细胞相容性。但对SCs的形貌观察表明含有Gr的高度取向复合纤维更有利于细胞的延伸及取向生长。在不同基底上培养4天时的SCs全部表达GFAP,并且在0.1%Gr/PLLA及0.5%Gr/PLLA纤维上的GFAP蛋白表达量有显著增加,而其它组的表达量则与TCP相当,表明接触导向和Gr的引入对SCs的功能表达具有一定的协同促进作用。PC12细胞的形貌及轴突数量统计结果表明含有Gr的超细复合纤维能够更好地促进细胞的分化。因此,上述结果共同表明Gr的加入及纤维取向度的提高对SCs的延伸、增殖及PC12细胞的分化具有协同作用。最后,我们利用卷绕-热压法制备出具有较好的纤维取向度和抗压能力的Gr/PLLA纤维基神经导管((37)id=2 mm),用SEM观察其外壁及纤维形貌,可以看到纤维形貌保持良好,纤维直径无明显变化。用CCK-8试剂盒检测SCs的增殖情况表明,不同组之间无显著性差异,与细胞在二维平面支架上的结果一致。对导管内部的细胞进行DAPI和罗丹明-鬼笔环肽染色,形貌观察发现细胞在高度取向的导管内沿纤维方向伸展。说明三维状态下的Gr/PLLA纤维具有良好细胞相容性和导向生长作用,这为今后开展Gr/PLLA导管用于体内神经再生提供了可能。总之,本研究通过SJES法成功制备出含有石墨烯的高度取向的Gr/PLLA复合超细纤维,该复合纤维具有较好的理化特性及生物相容性,能够较好地促进雪旺细胞的延伸、取向生长、增殖以及PC12细胞的分化。利用卷绕-热压法制备的导管具有较好的轴向取向度和抗压能力,也能够促进SCs的增殖及取向生长。因此Gr/PLLA复合纤维支架在神经组织工程中具有较好的应用潜能,值得进一步研究。