DOI: 10.1016/j.msec.2021.112067

通过静电纺丝技术制备的海藻酸钠基静电纺丝纳米纤维是一类在生物医学和制药工业中具有广阔应用前景的材料。然而，迄今为止，海藻酸钠分子量和嵌段组成对此类体系生物反应的影响在某种程度上仍不清楚。因此，在本工作中，使用三种具有不同分子特征的海藻酸钠（即M.pyr，L.hyp，A.nod）来制备纳米纤维，借助皮肤和骨细胞系来探索其促进细胞粘附的能力。最初，通过流变学和ζ电位测定对原材料进行了初步研究，以确定海藻酸钠样品不同等级的聚电解质行为。具体而言，分子量和嵌段组成都是影响海藻酸钠响应的重要因素，长链和古罗糖基的优势导致了显著的聚电解质性质（即，溶液粘度对聚合物浓度的依赖性较低）。随后，通过扫描电子和原子力显微镜对物理交联的海藻酸钠纳米纤维垫进行了形态表征，该纤维垫具有均匀无缺陷的结构，此外，还评估了其生物反应。值得注意的是，成纤维细胞和角质形成细胞系在三种垫子上的细胞粘附性无显著差异（即接种细胞分别为30-40％和10-20％），前者对海藻酸钠基纳米纤维表现出更强的亲和力。相反，所研究的两种成骨细胞的特征取决于海藻酸钠的类型。具体而言，与表现出接近中性行为的多糖样品（即，接种细胞的细胞粘附率在5-25％范围内）相比，具有明显聚电解质性质的多糖样品能够更好地提高细胞活性（即，接种细胞的细胞粘附率在15-36％范围内）。尽管这是初步的结果，但表明海藻酸钠类型（即分子结构特性）可能在调节骨修复愈合贴片的疗效方面发挥局部作用，但在皮肤再生的情况下其作用可忽略不计。

图1.（a）海藻酸钠化学结构和嵌段分布。（b）根据“蛋盒”模型的海藻酸钠交联机理。c）在无盐（左，杆状）和盐环境（右，无规卷曲）中的海藻酸钠链构象。

图2.（a）根据Fedors方程评估海藻酸钠分子量。（b）去离子水中海藻酸钠比粘度的浓度依赖性。

图3.浓度为3.5wt％（M.pyr，绿色正方形）或5.0wt％（L.hyp，红色三角形；A.nod，蓝色菱形）的SA基溶液（SA-PEO重量比为70-30）的流动扫描曲线。

图4.M.pyr（a，b和c），L.hyp（e，f和g）和A.nod（i，j和k）电纺样品的FE-SEM显微照片和相关的纳米纤维尺寸分布。M.pyr（d），L.hyp（h）和A.nod（l）的AFM显微照片的3D呈现。

图5.通过MTT测定法评估孵育16小时后的细胞粘附情况。（a）在三种不同海藻酸钠膜上的L929鼠成纤维细胞（红色条）和HaCaT人角质形成细胞（绿色条）。结果表示为通过插入接种在商用细胞培养96孔板上的细胞的标准回归曲线获得的每种膜类型的粘附细胞数。它们是一式三份进行的3个实验的平均值±标准误差。星号表示在Tukey检测中的显著性（M.pyr vs L.hyp和M.pyr vs A.nod，*p<0.05）。（b）在三种不同海藻酸钠膜上的Mg-63人成骨细胞（蓝色条）和Saos-2人成骨细胞（橙色条）。结果如（A）所述。星号表示在Tukey检测中的显著性（在Saos-2条中，M.pyr vs L.hyp和M.pyr vs A.Nod，*p<0.05；在Mg-63条中，M.pyr vs L.hyp和M.pyr vs A.Nod，**p<0.01）。

图6.在三种不同海藻酸钠膜上孵育16h后，多聚甲醛固定细胞的立体显微镜成像（4倍放大）和MTT染色。第一列图显示了在L.hyp膜上的不同细胞系，第二列图显示了在M.pyr膜上的不同细胞系，第三列图显示了在A.nod膜上的不同细胞系。（a-c）HaCaT角质形成细胞，（d-f）L929成纤维细胞，（g-i）Mg63成骨细胞，（j-1）Saos-2成骨细胞。每个图中的黑条跨度为200mm。