軟骨素CS在生物材料領(lǐng)域的應(yīng)用

納米纖維支架

靜電紡絲是一種制備納米級(jí)連續(xù)纖維的技術(shù)，電紡纖維支架具有高表面積體積比值適合細(xì)胞附著，并促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)和氧氣的運(yùn)輸以促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)^[2]。Pezeshki-Modaress 等[^3]應(yīng)用靜電紡絲技術(shù)制備GEL-CS 納米纖維支架，經(jīng)過 CS 改良后的納米纖維支架具有穩(wěn)定性和高孔隙率，更近似于ECM 結(jié)構(gòu)，人成纖維細(xì)胞可在支架上可呈梭形樣附著并分布良好。

Bhowmick 等^[4]制備了 GEL-HA-CS 負(fù)載絲膠蛋白電紡納米纖維支架，來模擬皮膚ECM 的微觀結(jié)構(gòu)和組成，研究表明納米纖維支架可促進(jìn)人成纖維細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的粘附和增殖，從基因表達(dá)分析等實(shí)驗(yàn)證實(shí)角質(zhì)形成細(xì)胞可刺激骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分化，達(dá)到加快愈合、減少瘢痕的生物學(xué)功能。

CS 能夠改良纖維支架的機(jī)械性能。Sadeghi 等^[5]制備了 CS 雜化納米纖維支架，并且研究了不同CS 含量對(duì)納米纖維的機(jī)械性能、生物學(xué)性能的影響。CS 比率為 15%時(shí)，這種納米纖維在干燥狀態(tài)下拉伸強(qiáng)度高達(dá) 4 MPa，在濕潤(rùn)狀態(tài)下斷裂伸長(zhǎng)率比較高，增強(qiáng)韌性材料可增強(qiáng)臨床應(yīng)用的靈活性。Saporito等^[6]將 GEL-CS 納米纖維制成植入貼片，并且負(fù)載血小板裂解物作為生長(zhǎng)因子的來源，用于先天性心臟缺陷手術(shù)后的心臟修復(fù)。納米纖維結(jié)構(gòu)中 CS 的存在增強(qiáng)了貼片的彈性，適合體內(nèi)適應(yīng)心臟收縮。

實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)纖維支架有效地促進(jìn)了內(nèi)皮細(xì)胞、心肌細(xì)胞的粘附和增殖，但沒有明顯刺激成纖維細(xì)胞的增殖,這一性能可協(xié)助年輕患者進(jìn)行心肌修復(fù)，保持心肌細(xì)胞活力并減少手術(shù)后成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)失控導(dǎo)致的的膠原沉積。

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參考文獻(xiàn)：

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【3】Rieger, K.A.B., Nathan, P. and Schiffman, J.D. (2013) Designing Electrospun Nanofiber Mats to Promote WoundHealing—A Review. Journal of Materials Chemistry B, 1, 4531. https://doi.org/10.1039/c3tb20795a

【4】Pezeshki-Modaress, M., Mirzadeh, H., Zandi, M., et al. (2017) Gelatin/Chondroitin Sulfate Nanofibrous Scaffolds forStimulation of Wound Healing: In-Vitro and In-Vivo Study. Journal of Biomedical Materials Research Part A, 105,2020-2034. https://doi.org/10.1002/jbm.a.35890

【5】Bhowmick, S., Scharnweber, D. and Koul, V. (2016) Co-Cultivation of Keratinocyte-Human Mesenchymal Stem Cell(hMSC) on Sericin Loaded Electrospun Nanofibrous Composite Scaffold (Cationic Gelatin/Hyaluronan/ChondroitinSulfate) Stimulates Epithelial Differentiation in hMSCs: In Vitro Study. Biomaterials, 88, 83-96.

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2016.02.034

【6】Saporito, F., Sandri, G., Bonferoni, M.C., et al. (2018) Electrospun Gelatin(-)Chondroitin Sulfate Scaffolds Loadedwith Platelet Lysate Promote Immature Cardiomyocyte Proliferation. Polymers (Basel), 10, 208.https://doi.org/10.3390/polym10020208