DOI: 10.1002/app.49868

软骨组织工程是修复软骨损伤的有效方法之一。本文报告了聚乙烯醇/海藻酸钠硫酸酯（PVA/ALG-S）纳米纤维垫的制备，作为人骨髓间充质干细胞（hBM-MSCs）软骨分化的功能性支持。通过对含有10、20和30wt％的ALG-S的PVA溶液进行电纺丝制备了PVA/ALG-S纳米纤维。在833 cm-1处出现一条与C-O-SO3基团相关的对称C-O-S振动带，证实了纳米纤维垫中ALG-S的存在。SEM图像显示出PVA/ALG-S纳米纤维的光滑无珠形态，其平均直径为185±0.06nm。对接种在支架上的hBM-MSCs的MTT分析表明，纳米纤维PVA/ALG-S支架具有适当的细胞相容性。此外，基于SEM图像的hBM-MSCs的适当附着和扩散，以及它们向软骨样细胞的分化，在MTT分析中的细胞生长减少以及阿里斯兰染色中更多的颜色吸收表明海藻酸钠硫酸酯对细胞分化的有效作用。最后，通过对II型胶原蛋白表达的RT-PCR和免疫细胞化学分析，证实了在海藻酸钠硫酸酯纳米纤维上hBM-MSCs具有向软骨细胞分化的能力。

图1.纳米纤维支架的理化特性。（a）电纺PVA和（b）PVA/ALG-S30纳米纤维支架的SEM图像。（c）静电纺丝支架的ATR-FTIR光谱[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图2.研究了纳米纤维支架上hBM-MSCs的体外细胞相容性和DAPI染色。（a）与对照组相比，PVA/ALGS30支架在72小时内显示出细胞增殖增加（***p<0.05，n=3）。（b）接种3天后，在PVA/ALG-S30支架上的hBM-MSCs的DAPI染色表明，细胞在支架表面上粘附并良好增殖，细胞核健康（放大倍数×400）（比例尺=20μm）[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图3.在纳米纤维支架上的MSCs的体外成软骨分化。（a）在诱导软骨形成1、3、7和21天后，hBM-MSCs在PVA/ALG-S30支架上的代谢活性。在（b和c）7和（e）21天后，接种在PVA/ALG-S30支架上的细胞的SEM图像显示，分化的hBM-MSCs在支架表面附着和扩散。在（d）中显示了接种在PVA支架上的细胞第21天的SEM图像。电压：20kV；比例尺=50μm（b），20μm（c），100μm（d）和10μm（e）。SEM放大倍率：1kx（b），2kx（c），×500（d）和5kx（e）[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图4.在（a-d）PVA支架（对照），（e-h）PVA/ALG-S30支架（无分化培养基）和（i-l）PVA/ALG-S30支架（存在分化培养基）诱导软骨形成后第1、7、14和21天的阿尔新蓝染色（比例尺=200μm）[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图5.MSCs向软骨细胞分化过程中的分子和细胞特征。（a）在软骨诱导过程的第7天（第1栏）、第14天（第2栏）和第21天（第3栏）通过实时PCR检测II型胶原的表达。结果表明，分化细胞在分化过程中的II型胶原表达。考虑对照（第4栏）和（b）参考基因。分化3周后，在（f-h）存在和（i-k）不存在分化培养基的情况下，免疫染色细胞/支架均显示出阳性DAPI染色细胞核（蓝色荧光）和II型胶原蛋白（绿色荧光）的表达。（c-e）以干细胞为对照（放大倍数×200）[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]