DOI:10.1016/j.jiec.2020.09.009

 近年来，各种生物材料和二维（2D）纳米材料复合材料以其优异的物理化学和力学性能在组织工程和再生领域受到越来越多的关注。尤其是，生物相容性聚合物和2D纳米材料的结合可以赋予纳米复合材料新的生物功能特性，同时保持每种材料的固有特性。众所周知，这些纳米复合材料具有改善细胞行为如细胞粘附、增殖和分化的潜力。在这项研究中，采用静电纺丝技术成功制备了用黑磷（BP）功能化的聚L-丙交酯-己内酯（PLCL）和层粘连蛋白（Lam）纳米纤维，以增加HT22海马神经元细胞的神经突生成。研究发现PLCL/Lam/BP三元纳米纤维基质适合于支持海马神经元的附着和增殖。此外，这些PLCL/Lam/BP纳米纤维基质不仅可以促进神经突的生长和排列，还可以通过为神经元分化提供最佳的微环境来增加海马神经元的神经突生成。通过测定与神经发生相关基因的表达水平，证实了该现象的潜在机制。综上所述，该BP功能化复合纳米纤维有望成为神经组织工程和再生的支架材料。

图1.PLCL/Lam/BP纳米纤维基质的示意图。PLCL/Lam/BP纳米纤维是通过静电纺丝制成的。PLCL具有合适的力学性能、生物降解性和可控的降解速率。掺入的Lam和BP具有控制细胞行为的潜力。将HT22海马神经元细胞接种到PLCL/Lam/BP纳米纤维基质上，培养几天后，充分诱导了神经突生成。

图2.BPNPs的形态和细胞毒性。（a）TEM和（b）AFM图像以及BPNPs的高度轮廓。（c）用不同浓度的BPNPs处理的HT22海马神经元细胞的活力。该图中显示的所有图像代表六个独立实验的结果相似。（c）的数据表示为平均值±SD（n=6）。星号（*）表示与其他浓度相比有显著差异，p<0.05。

图3.所制备的纳米纤维的形态表征。（a）PLCL、PLCL/Lam和PLCL/Lam/BP纳米纤维的AFM，（b）SEM，（c）纤维取向和（d）平均纤维直径。该图中显示的所有图像代表六个独立实验的结果相似。（d）的数据表示为平均值±SD（n=6）。

图4.所制备的纳米纤维的理化特性。（a）PLCL、PLCL/Lam和PLCL/Lam/BP纳米纤维的接触角和（b）拉曼光谱。该图中显示的所有图像代表六个独立实验的结果相似。（a）的数据表示为平均值±SD（n=6）。星号（*）表示与PLCL组相比有显著差异，p<0.05。

图5.（a）在PLCL、PLCL/Lam和PLCL/Lam/BP纳米纤维基质上HT22海马神经元细胞的粘附和（b）增殖。数据表示为平均值±SD（n=6）。星号（*）表示与其他组相比有显著差异，p<0.05。

图6.免疫细胞化学分析。（a）和（b）在PLCL、PLCL/Lam和PLCL/Lam/BP纳米纤维基质上HT22海马神经元细胞的共聚焦显微图像。（c）双光子显微图像。（d）平均神经突长度。（a）-（c）的荧光分别表示核（蓝色），f-肌动蛋白（红色）和神经丝重链（绿色）。（a）-（c）中的箭头表示定向纤维的取向。该图中显示的所有图像代表六个独立实验的结果相似。（d）的数据表示为平均值±SD（n=6）。星号（*）表示与其他组相比有显著差异，p<0.05。

图7.（a）-（d）在PLCL、PLCL/Lam和PLCL/Lam/BP纳米纤维基质上培养的HT22海马神经元细胞中，神经元标记物（如DCX，NeuN，MAP2和Nestin）的mRNA表达水平。所有数据均以在PLCL基质上表达的mRNA的相对量表示，数值为平均值±SD（n=6）。星号（*）表示与其他组相比有显著差异，p<0.05。