Adv.Funct.Mater.：具有靜電紡絲纖維的相變材料促進神經突生長

【背景介紹】

靜電紡纖維在各種生物醫學應用中扮演著越來越重要的角色，如組織工程，藥物輸送和診斷。當與生物效應器和細胞結合時，電紡絲纖維在與神經組織接合併促進軸突再生中顯示出很大的潛力。在神經介面的情況下，靜電紡絲纖維已裝載藥物或神經營養因子，然後作為神經電極的生物活性塗層和神經植入物使用，以增強神經元突起的生長或減少組織反應和神經膠質增生。據報道，神經生長因子（NGF）受控釋放以促進神經突生長的溫度調節系統。

【成果簡介】

近日，喬治亞理工學院夏幼南（通訊作者）團隊對上述系統進行了研究，該系統基於使用同軸電噴霧製造的微粒，外部溶液含有相變材料（PCM）並且內部溶液包含有效載荷。當溫度保持在PCM的熔點以下時，由於通過固體基質非常緩慢的擴散而沒有釋放。在升高溫度以略微超過熔點時，封裝的有效負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/關加熱循環以脈衝模式釋放有效負載。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建體，評估了控釋系統在神經組織工程中的潛在用途。 在用近紅外激光進行光熱加熱後，NGF釋放，具有良好的生物活性以促進神經突生長。通過選擇PCM，生物效應器和腳手架材料的不同組合，該控制釋放系統可以應用於各種生物醫學應用。相關內容以題為「Integration of Phase-Change Materials with Electrospun Fibers for Promoting Neurite Outgrowth under Controlled Release」發表在了Advanced Functional Materials上。

【圖文導讀】

圖1 顯微分析

A）用於製造在核心區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℃連續加熱時從顆粒中累積釋放FITC-BSA（n = 3）

B）分別在37和40℃加熱3分鐘後從顆粒中釋放的HRP的量，並且重複五次（n = 3）

C）在40℃加熱3分鐘從TMB與從粒子釋放的HRP之間的反應衍生的藍色產物的UV-vis吸收光譜

D）藍色產物依賴時間的吸光度變化的典型曲線

圖3 光熱效應和從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略微超過PCM的熔點

B,C）B）FITC-BSA和C）激光照射時顆粒的累積釋放

D）藍色產物依賴時間的吸光度變化的典型曲線

【小結】

該研究展示了生物效應物受控釋放的溫度依賴系統的製造。該系統基於使用同軸電噴霧產生的微粒，以直接將有效載荷（一個或多個）封裝在PCM矩陣內。這種簡單和多功能的系統可以通過切換到PCM，生物效應器和腳手架材料的不同組合，很容易地應用於各種生物醫學應用。

文獻鏈接：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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