【背景介紹】
靜電紡纖維在各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中扮演著越來越重要的有靜角色，如組織工程，電紡藥物輸送和診斷。絲纖神經(jīng)當(dāng)與生物效應(yīng)器和細(xì)胞結(jié)合時(shí)，相變電紡絲纖維在與神經(jīng)組織接合并促進(jìn)軸突再生中顯示出很大的材料促進(jìn)長材潛力。在神經(jīng)接口的突生情況下，靜電紡絲纖維已裝載藥物或神經(jīng)營養(yǎng)因子，料牛然后作為神經(jīng)電極的有靜生物活性涂層和神經(jīng)植入物使用，以增強(qiáng)神經(jīng)元突起的電紡生長或減少組織反應(yīng)和神經(jīng)膠質(zhì)增生。據(jù)報(bào)道，絲纖神經(jīng)神經(jīng)生長因子（NGF）受控釋放以促進(jìn)神經(jīng)突生長的相變溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
【成果簡介】
近日，材料促進(jìn)長材佐治亞理工學(xué)院夏幼南（通訊作者）團(tuán)隊(duì)對(duì)上述系統(tǒng)進(jìn)行了研究，突生該系統(tǒng)基于使用同軸電噴霧制造的料牛微粒，外部溶液含有相變材料（PCM）并且內(nèi)部溶液包含有效載荷。有靜當(dāng)溫度保持在PCM的熔點(diǎn)以下時(shí)，由于通過固體基質(zhì)非常緩慢的擴(kuò)散而沒有釋放。在升高溫度以略微超過熔點(diǎn)時(shí)，封裝的有效負(fù)載可以容易地從熔化的PCM中釋放。 利用相變的可逆性，可以通過開/關(guān)加熱循環(huán)以脈沖模式釋放有效負(fù)載。通過將用NGF和近紅外染料共色的微粒夾在兩層電紡纖維之間以形成三層構(gòu)建體，評(píng)估了控釋系統(tǒng)在神經(jīng)組織工程中的潛在用途。 在用近紅外激光進(jìn)行光熱加熱后，NGF釋放，具有良好的生物活性以促進(jìn)神經(jīng)突生長。通過選擇PCM，生物效應(yīng)器和腳手架材料的不同組合，該控制釋放系統(tǒng)可以應(yīng)用于各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。相關(guān)內(nèi)容以題為“Integration of Phase-Change Materials with Electrospun Fibers for Promoting Neurite Outgrowth under Controlled Release”發(fā)表在了Advanced Functional Materials上。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1 顯微分析
A）用于制造在核心區(qū)域中含有有效載荷的PCM微粒的同軸電噴射裝置示意圖
B，C）分別為裝載羅丹明B的微粒的光學(xué)和熒光顯微鏡圖像
D，E）分別為裝載有FITC-BSA的微粒的熒光顯微鏡圖像和SEM圖像
圖2 從PCM微粒中釋放各種類型的有效載荷
A）分別在37℃和40℃連續(xù)加熱時(shí)從顆粒中累積釋放FITC-BSA（n = 3）
B）分別在37和40℃加熱3分鐘后從顆粒中釋放的HRP的量，并且重復(fù)五次（n = 3）
C）在40℃加熱3分鐘從TMB與從粒子釋放的HRP之間的反應(yīng)衍生的藍(lán)色產(chǎn)物的UV-vis吸收光譜
D）藍(lán)色產(chǎn)物依賴時(shí)間的吸光度變化的典型曲線
圖3 光熱效應(yīng)和從PCM微粒釋放有效載荷
A）紅外圖像顯示溫度的升高使照射時(shí)略微超過PCM的熔點(diǎn)
B,C）B）FITC-BSA和C）激光照射時(shí)顆粒的累積釋放
D）藍(lán)色產(chǎn)物依賴時(shí)間的吸光度變化的典型曲線
【小結(jié)】
該研究展示了生物效應(yīng)物受控釋放的溫度依賴系統(tǒng)的制造。該系統(tǒng)基于使用同軸電噴霧產(chǎn)生的微粒，以直接將有效載荷（一個(gè)或多個(gè)）封裝在PCM矩陣內(nèi)。這種簡單和多功能的系統(tǒng)可以通過切換到PCM，生物效應(yīng)器和腳手架材料的不同組合，很容易地應(yīng)用于各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。
文獻(xiàn)鏈接：Integration of Phase-Change Materials with Electrospun Fibers for Promoting Neurite Outgrowth under Controlled Release（Adv. Funct. Mater.,2018,DOI:10.1002/adfm.201705563）
本文由材料人生物材料組Allen供稿，材料牛整理編輯。
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