DOI:10.1007/s10965-020-02307-x

明胶是胶原蛋白的水解形式，根据水解方法分为A型（酸水解）或B型（碱水解）。本工作研究了用三元溶剂（冰醋酸/乙酸乙酯/水）制备的明胶A（GA）和明胶B（GB）电纺纳米纤维的性能。另外，为了提高明胶纳米薄膜的完整性和稳定性，采用了丝素纤维。丝素蛋白因其具有良好的机械稳定性、透明性、细胞增殖和可调节的降解性，被认为是一种潜在的植入式生物材料。GA支架和丝素渗透明胶A纳米纤维支架（SFG）的透明度可与成年大鼠和山羊角膜相媲美，为50-70％。ATR-FTIR分析表明存在天然官能团和键。扫描电子显微镜（SEM）显微照片显示出支架的多孔性，即GA和GB分别为48.08±3.35和51.38±3.72。在磷酸盐缓冲液（PBS）中，GB纳米纤维支架立即溶解，而GA支架在25℃下可保持稳定约11h，在37℃下孵育12h内降解。此外，与乙醇蒸气物理交联的SFG支架在37℃下至少6天时显示出相对改善的稳定性，在溶菌酶溶液中孵育时重量损失较小，并显著促进了细胞增殖。电纺GA纳米纤维支架在48h内的液体保持能力为其原始重量的近800％。与SIRC[Statens Seruminstitut Rabbit Cornea]的成纤维细胞对照相比，到细胞培养的第5天，电纺纳米纤维支架（即SFG）促进了约72％的细胞增殖。比较结果表明，与GB纳米纤维支架相比，电纺GA纳米纤维在水性环境中具有明显更好的完整性和出色的稳定性。此外，由于增强的完整性和更好的稳定性，GA纳米纤维支架与丝素蛋白的组合可用于透明性不可或缺的角膜组织工程应用中。

图1.示意图表示（A）旋涂丝素蛋白在电纺明胶A纳米纤维支架中的渗透步骤，图（B）表示丝素渗透明胶A纳米纤维（SFG）支架的乙醇蒸气交联。乙醇蒸气处理将丝素配置从不稳定的高水溶性支架变为高度稳定的低水溶性支架。因此，丝素渗透明胶A（SFG）的明胶纳米纤维仍不会被快速降解，从而增强了其在生理条件下的稳定性。（C）使用ImageJ软件进行孔隙度分析的示意图。

图2.电纺（A）明胶A，（B）明胶B，（C）丝素渗透纳米纤维明胶A垫的图像以及电纺（D）明胶A，（E）明胶B，（F）丝素渗透纳米纤维明胶A（SFG）支架的SEM图像。

图3.图表示使用ImageJ软件从所制备支架（明胶A和明胶B）的扫描电子显微镜（SEM）图像获得的孔隙率百分比

图4.电纺明胶A支架，明胶B支架，丝素薄膜（NT）和丝素渗透明胶A纳米纤维支架（SFG）的衰减全反射-傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）分析。明胶A和B的聚合物支架均显示出相似的特征峰，无显著差异。丝素薄膜（NT）分别代表酰胺I、酰胺II和酰胺III在1645、1530和1235cm-1处的三个特征峰。SFG显示明胶A的所有特征峰，丝素属性在吸收峰中移动到稍低的波数，即经过乙醇蒸气处理后，酰胺I、酰胺II和酰胺III的特征峰分别在1627cm-1、1522cm-1和1232cm-1处。（NT=未处理，即在乙醇蒸气处理之前）。

图5.酸水解（明胶A）支架在（A）室温和（B）37℃（生理温度）下长达11h的保水率，以及（C）电纺明胶A渗透纳米纤维（SFG）支架在37℃（生理温度）下长达144h（即6天）的保水率。在37℃下孵育的明胶A支架显示出高保水能力，但在5h后开始降解，而在室温（25℃）下保存的样品在孵育长达11h期间仍保持稳定。与单独的明胶A相比，丝素渗透电纺明胶A纳米纤维支架（SFG）保持稳定的时间更长，从而为细胞生长提供了更好的机会。

图6.描述了支架在溶菌酶溶液中的体外降解以模拟体液的体内环境。（A）支架的数字图像显示了在溶菌酶溶液中孵育4h、10h、1天、3天和6天后明胶B、明胶A和SFG支架的物理外观，（B）孵育4h、10h、1天、3天和6天后支架的失重率。比例尺为10mm。

图7.描绘了天然大鼠角膜、山羊角膜和人造电纺明胶A支架以及丝素渗透明胶A（SFG）纳米纤维支架的透明度百分比。支架相对于天然山羊和成年大鼠角膜显示出相当的透明度。

图8.显示SIRC[Statens Seruminstitut Rabbit Cornea]成纤维细胞在（A）培养板和（B）丝素渗透明胶A（SFG）纳米纤维支架上培养1、3和5天的生长情况。比例尺为100µm。

图9.该图说明了在细胞培养的第1天、第3天和第5天，SIRC[Statens Seruminstitut Rabbit Cornea]成纤维细胞的细胞活力百分比。由MTT法测定电纺明胶A渗透纳米纤维（SFG）支架的细胞增殖和相容性。在该实验中，将SIRC细胞对照培养物第5天的吸光度作为所有样品的参考OD。值分别表示为平均值±SD（n=3），显著性水平表示为*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001。