组织工程是一个大的利用细胞、材料和工程技术来创造功能性组织的多学科领域,对治疗各种疾病具有巨大的潜力。为减少对器官捐赠的依赖,功能器官组织工程迫切需要进一步的提升,为药物开发提供与临床更相关的模型。聚合物基支架,如聚己内酯(PCL),已经被认为是组织工程肾脏的潜在途径,但这方面的研究很少。肾组织工程一直集中在二维细胞培养和脱细胞组织上进行,下一步转型的基本要求是三维(3D)结构。静电纺丝聚合物支架可以用多种纤维直径制成,在许多领域具有潜力。您输入的可能是:
爱丁堡大学生物工程研究所Anthony Callanan和Todd P Burton采用静电纺丝制备了聚己内酯支架,研究了支架形态对人肾上皮细胞的影响,成果于2017年11月发表在Biomedical Materials上。
利用静电纺丝可制备不同形态、不同性能、不同成分的纤维,心轴转速为250 rpm时得到传统的无规纤维,心轴转速为1800 rpm时纤维成排,在装有干冰(-78.5 °C)的心轴上,以250 rpm旋转时得到低温纤维。
图2 (a)和(b)为低速纺丝产生的无规纤维,图2 (c)和(d)为高速产生的高度排列纤维。图2 (e) - (h)为低温静电纺丝制备的具有明显大孔的支架。由SEM图像测定的纤维直径最大和最小值及标准偏差分别为4.68±0.58 μm和1.12±0.22 μm,如表1。
组织工程支架的形态变化对细胞的行为和整合方式有影响。在本研究中,研究了肾组织工程细胞对新型电纺支架结构的反应。人肾上皮细胞生长1周和2周,纤维形态对直径较大纤维支架中的细胞活力无影响,但对纤维直径较小的支架中细胞活力存在显著差异。纤维直径对成排和低温支架有显著效果,由于支架的不同细胞附着存在差异。这些结果表明,支架结构对肾细胞有较大的影响,无论是纤维直径对细胞附着和存活的影响还是纤维排列对细胞分布的影响。实验结果还表明PCL支架具有维持肾细胞寿命的能力。
文章显示了静电纺丝支架对肾细胞的生存能力。与约1 μm的支架的相比,纤维支架越大,对肾细胞的支撑越好,这些较大的纤维由于较大的孔隙率也允许更大的细胞整合。低温静电纺丝等技术可进一步增加孔隙率,从而允许更好的细胞整合,可用作混合支架的一部分以获得支架的最佳性能。该工作为探索静电纺丝支架在肾脏工程中维持原发性或多能性细胞生命提供参考。
文章信息:Todd P Burton, Anthony Corcoran and Anthony Callanan,The effect of electrospun polycaprolactone scaffold morphology on human kidney epithelial cells,Biomed. Mater. 2018,13,015006