神经系统再生能力有限，周围神经损伤可能导致终身残疾，合适的生物工程支架可以引导神经轴突再生，为神经损伤修复带来了新希望。来自东华大学丁鑫教授，新加坡材料研究与工程研究所Dan Kai和新加坡眼科研究院Loh Xian Jun团队合作完成了基于PGS-PMMA/凝胶纳米纤维构建的组织工程支架，有效地促进了神经细胞增殖，该研究推进了组织工程支架在各种神经组织工程中的应用。

　　静电纺丝可以生产可控直径纳米纤维的一种简单技术，电纺丝纳米纤维支架可以使神经再生，因此，纳米纤维支架已经应用于多种神经组织工程，包括骨、软骨、心肌。而聚甘油癸二酸酯(PGS)是一种相对较新的可生物降解聚合物，具有优良的生物相容性和机械性能。因此，研究者通过自由基聚合反应合成PGS基共聚物，甲基丙烯酸甲酯（MMA）单体被接枝在PGS上合成PGS-PMMA共聚物。其中，PMMA可以为神经再生提供合适的硬度。此外，为了增强静电纺丝支架的生物活性，明胶也被混合进入PGS-PMMA纳米纤维中。

　　Fig. 1 Synthetic route for PGS-PMMA copolymer.

　　Fig. 3. SEM images showing the morphology of electrospun nanofiber (A) PGS-PMMA, (B) PGS-PMMA/Gel25, (C) PGS-PMMA/Gel50, and water contact angle of the nanofibers (D) PGS-PMMA, (E) PGS-PMMA/Gel25, (F) PGS-PMMA/Gel50.

　　图3显示纤维直径为167±33 nm，与其他PGS基的纳米纤维相比，PGS-PMMA纳米纤维明显更薄。当在PGS-PMMA加入明胶时，纤维直径从PGS-PMMA/Gel25的225±42 nm增加到PGS-PMMA/Gel50的631±156nm。明胶粘度增加，PGS-PMMA/Gel纤维直径也随之增加。PGS-PMMA具有较好的体液稳定性，可以在体内和体外维持纳米纤维结构和支架的力学性能。此外，亲水界面与纳米纤维结构可能提供神经细胞必要的生长环境，促进细胞附着，增殖甚至分化，而加入明胶可以提高纳米纤维的亲水性。研究表明随着明胶含量增加，水接触角降低，从而有利于神经细胞增殖。

　　Fig. 4. Proliferation of rat PC12 cell on PGS-PMMA/gelatin nanofibers, as determined by alamarBlue. #p ﹤ 0.05 compared to bare tissue culture place (TCP) at each time point; ?p ﹤ 0.05 compared to PGS-PMMA nanofibers at each time point.

　　研究者将电纺丝支架用于PC12细胞上，图4显示细胞增殖结果。与只有PGS-PMMA纳米纤维支架相比，在PGS-PMMA/凝胶纳米纤维中，明胶浓度的增加导致纳米纤维上更高的细胞增殖。研究表明，与其他PGS-PMMA支架相比，PGS-PMMA / Gel50在任何时间点显示出更高的细胞增殖值。

　　Fig. 5. SEM images showing the morphology of PC12 cells on (A) TCP, (B) PGS-PMMA, (C) PGS-PMMA/Gel25 and (D) PGS-PMMA/Gel50 nanofibers. The cell remained spherical on the TCP and PGS-PMMA surfaces, implying a lack of differentiation. In the presence of gelatin on the nanofibers, the PC12 cells started to elongate and differentiate into a morphology more similar to that of neural cells.

　　图5为PC12细胞在组织培养板上的形态，在TCP和PGS-PMMA纳米纤维上附着的细胞非常少。这些细胞显示球形，表明它们仍然没有分化。 另一方面，由于细胞增殖的结果，在两种PGS-PMMA/明胶纳米纤维支架上观察到大量的细胞，而且这些细胞中有一些还在生长。在没有任何神经生长因子或化学处理的情况，PGS-PMMA/明胶纳米纤维支架具有诱导PC12细胞分化成为神经元样细胞的潜力。因此，采用静电纺丝制备的新的PGS基纳米纤维支架将被广泛应用于生物医学。

　　本研究由东华大学丁鑫教授，新加坡材料研究与工程研究所Dan Kai和新加坡眼科研究院Loh Xian Jun团队合作完成，于2016年3月发表在Materials Science and Engineering C上。

　　论文信息：Jue Hu, Dan Kai, Hongye Ye, Lingling Tian, Xin Ding, Seeram Ramakrishna, Xian Jun Loh. Electrospinning of poly(glycerol sebacate)-based nanofibers for nerve tissue engineering. Materials Science and Engineering C 70 (2017) 1089–1094.