DOI: 10.1039/C9TB02864A

由于脊髓固有的有限再生能力和复杂的解剖结构，脊髓损伤（SCI）的有效治疗仍然是一个严峻的临床挑战。作为轴突生长、细胞和神经营养因子支架的生物材料的组合是脊髓再生的一个极好的候选材料。本文采用聚{[苯胺甲基丙烯酰胺四聚体]-共聚-[多巴胺甲基丙烯酰胺]-共-[聚（乙二醇）-甲基丙烯酸甲酯]}/PCL（PCAT）和旋转静电纺丝技术，构建了一种新型的微图案化导电电纺纳米纤维网。研究了电刺激（ES）和微图案化导电电纺纳米纤维网复合神经生长因子（NGF）对大鼠神经干细胞（NSCs）分化的协同作用。导电纳米纤维网的亲水性可以通过多巴胺（DA）和苯胺四聚体（AT）的含量来调节，由19°调整为79°。PCAT的AT链具有良好的电活性和导电性。制备的静电纺纳米纤维网格具有规则排列的谷脊结构，直径为312±58 nm，谷脊宽度分别为210±17μm和200±16μm。沿微图案化纳米纤维网格观察分化的神经干细胞的生长和神经突的生长。此外，负载NGF的微图案化导电电纺纳米纤维网与ES结合具有最高的细胞活力，有效促进了NSCs向神经元分化并抑制星形胶质细胞的形成，在神经组织工程中具有巨大的应用潜力。

图1.（a）PCL、PAT和不同的电纺网格的FT-IR图。（b）制备用于研究的RE-PCL、RE-PCAT10（随机）和ME-PCAT10（微图案化）纳米纤维的XPS光谱。

图2.（a）随机取向的电纺网格PCAT10在1 mol/L HCl水溶液中的循环伏安图。（b）具有不同AT含量的无规电纺网格的电导率。

图3.不同电纺网格的水接触角测量和水滴分布。

图4.（a）随机取向的纳米纤维的SEM，包括PCL（a1＆a2）、PCAT0（b1＆b2）、PCAT5（c1＆c2）、PCAT10（d1＆d2）和PCAT15（e1＆e2）和微图案化PCAT10（f1＆f2）纳米纤维。a1到e1、f1以及a2到f2的放大倍数分别为1、50和8K。随机取向和微图案化（PCAT10）纳米纤维的平均直径（b）和尺寸分布（c）以及微图案纳米纤维（PCAT10）的谷和脊的统计分析。

图5.（a）接种在随机取向的纳米纤维上3天的NIH3T3细胞（如PCL、PCAT0、PCAT5、PCAT10和PCAT15）的活/死（绿色/红色）染色和SEM形态。活/死染色和SEM的比例尺分别为100和50μm。通过CCK-8分析测定（b）NIH3T3成纤维细胞和（c）PC 12细胞在不同随机电纺网上1天、3天和7天的细胞存活率。（*）、（**）、（***）表示具有统计学意义，p<0.05，p<0.01，p<0.001。

图6.在有和没有电刺激（ES）的情况下，（a）PC12细胞和（b）神经干细胞在随机和微图案化电纺网格（例如在PCAT10和PCAT10）上培养3、7天的细胞活力和增殖的CCK-8分析。PCL无规取向的纳米纤维用作对照。（*）、（**）、（***）表示具有统计学意义，p<0.05，p<0.01，p<0.001。

图7.在有和没有ES的情况下，神经干细胞在随机（a）以及微图案化（b）PCAT10、PCAT10/NGF纳米纤维上培养7天后的扫描电子显微照片。红色箭头指向神经突起。（c）在有和没有电刺激的情况下，分化7天后的神经突的细胞比例和神经突长度。（*）、（**）、（***）表示具有统计学意义，p<0.05，p<0.01，p<0.001。

图8.（a）在有和没有ES的情况下，Tuj-1（绿色）和DAPI（蓝色），（b）GFAP（绿色）和DAPI（蓝色）在RE-PCL（对照）和不同电纺网上7天的免疫荧光图像。比例尺=100μm。（c）孵育7天后，神经干细胞分化的神经元和星形胶质细胞的百分比。（*）、（**）、（***）表示具有统计学意义，p<0.05，p<0.01，p<0.001。

图9.在有和没有ES的情况下，神经干细胞在不同电纺网上培养7天的实时PCR，包括Tuj-1和GFAP在内的神经相关基因的表达。（*）表示统计学显著性，p<0.05。