Adv. Funct. Mater.：具有静电纺丝纤维的相变材料促进神经突生长

【背景介绍】

静电纺纤维在各种生物医学应用中扮演着越来越重要的角色，如组织工程，药物输送和诊断。当与生物效应器和细胞结合时，电纺丝纤维在与神经组织接合并促进轴突再生中显示出很大的潜力。在神经接口的情况下，静电纺丝纤维已装载药物或神经营养因子，然后作为神经电极的生物活性涂层和神经植入物使用，以增强神经元突起的生长或减少组织反应和神经胶质增生。据报道，神经生长因子（NGF）受控释放以促进神经突生长的温度调节系统。

【成果简介】

近日，佐治亚理工学院夏幼南（通讯作者）团队对上述系统进行了研究，该系统基于使用同轴电喷雾制造的微粒，外部溶液含有相变材料（PCM）并且内部溶液包含有效载荷。当温度保持在PCM的熔点以下时，由于通过固体基质非常缓慢的扩散而没有释放。在升高温度以略微超过熔点时，封装的有效负载可以容易地从熔化的PCM中释放。 利用相变的可逆性，可以通过开/关加热循环以脉冲模式释放有效负载。通过将用NGF和近红外染料共色的微粒夹在两层电纺纤维之间以形成三层构建体，评估了控释系统在神经组织工程中的潜在用途。 在用近红外激光进行光热加热后，NGF释放，具有良好的生物活性以促进神经突生长。通过选择PCM，生物效应器和脚手架材料的不同组合，该控制释放系统可以应用于各种生物医学应用。相关内容以题为“Integration of Phase-Change Materials with Electrospun Fibers for Promoting Neurite Outgrowth under Controlled Release”发表在了Advanced Functional Materials上。

【图文导读】

图1 显微分析

A）用于制造在核心区域中含有有效载荷的PCM微粒的同轴电喷射装置示意图

B，C）分别为装载罗丹明B的微粒的光学和荧光显微镜图像

D，E）分别为装载有FITC-BSA的微粒的荧光显微镜图像和SEM图像

图2 从PCM微粒中释放各种类型的有效载荷

A）分别在37℃和40℃连续加热时从颗粒中累积释放FITC-BSA（n = 3）

B）分别在37和40℃加热3分钟后从颗粒中释放的HRP的量，并且重复五次（n = 3）

C）在40℃加热3分钟从TMB与从粒子释放的HRP之间的反应衍生的蓝色产物的UV-vis吸收光谱

D）蓝色产物依赖时间的吸光度变化的典型曲线

图3 光热效应和从PCM微粒释放有效载荷

A）红外图像显示温度的升高使照射时略微超过PCM的熔点

B,C）B）FITC-BSA和C）激光照射时颗粒的累积释放

D）蓝色产物依赖时间的吸光度变化的典型曲线

【小结】

该研究展示了生物效应物受控释放的温度依赖系统的制造。该系统基于使用同轴电喷雾产生的微粒，以直接将有效载荷（一个或多个）封装在PCM矩阵内。这种简单和多功能的系统可以通过切换到PCM，生物效应器和脚手架材料的不同组合，很容易地应用于各种生物医学应用。

文献链接：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组Allen供稿，材料牛整理编辑。

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