Нановолокно с гидрогелем

Гидрогель – один из наиболее часто используемых материалов в тканевой инженерии 3D каркасов.

Композит гидрогель-нановолокно (Благодарим
сайт www.electrospintech.com за предоставленные
изображения)

При этом добавление нановолокон в гидрогель может способствовать его упрочнению, а также наличие нановолокон может потенциально оказать влияние на клеточную активность  (Ян и соавт., 2011). Поскольку гидрогель обычно получают из раствора, нановолоконная мембрана может быть введена в раствор (Сакай и соавт., 2008). Другой метод – добавление слоев нановолокон в гидрогель, укладывая их слой за слоем (Ян и соавт., 2011, Су и соавт., 2013). Гибридную 3D структуру из нановолокна и гидрогеля можно создать посредством одновременного электроформования (ЭФ) и электрораспыления гидрогеля (Екапутра и соавт., 2008). Возможна инкапсуляция гидрогеля в ЭФ мембраны  для формирования композитной структуры. Поскольку гидрогели имеют водную основу, ЭФ мембрана должна быть гидрофильной для полной интеграции раствора гидрогеля в поры мембраны. Эслами и соавторы (2014) продемонстрировали, что  мембрана, полученная методом ЭФ из  поликапролактона (ПКЛ),  оказалась гидрофобной, что препятствовало поглощению гидрогеля. Для придания гидрофильности нетканому материалу, в ПКЛ был добавлен  поли(глицерол себакат). В процессе культивирования клеток на композите, было показано, что они смогли проникнуть в волокнистый слой, при этом рост клеток на ЭФ мембране был ограничен только поверхностью мембраны (Эслами и соавт., 2014).

Совмещение процессов электроформования нановолокон и электрораспыления гидрогеля
(Екапутра и соавт., 2008) (Благодарим сайт www.electrospintech.com за предоставленные
изображения)

В случае композитного материала, набухание  гидрогеля  способствует раскрытию пор между волокнами, тогда клетки способны проникнуть внутрь структуры.

В целом действие гидрогеля ограничено, так как он не влияет на направление роста клеток. Напротив, ЭФ каркас способствует направленному росту клеток, а гидрогель позволяет смоделировать 3D среду, поэтому можно использовать их сочетание для достижения необходимого действия клеток,  что было показано в работе МакМертри (2014) на примере  сочетания  гидрогеля гиалуроновой кислоты с  ЭФ ориентированными волокнами поликапролактона c ламининовым покрытием.

Преимущество сочетания гидрогеля с ЭФ заключается в том, что клетки могут быть инкапсулированы в гидрогель  до соединения с ЭФ волокнами. Это важно, когда необходимо немедленное введение клеток в каркас. Например, может потребоваться несколько часов, прежде чем трипсинизированные клетки смогут прикрепиться к поверхности.

a) 3D каркас гидрогеля, показывающий как нейронные клетки собираются в сгустки.
b) Нейроны можно увидеть на каркасе ориентированного  нановолокна, обогащенного
гидрогелемl. [McMurtrey 2014 J Neural Eng 2014; 11: 066009. Лицензия на данную
работу принадлежит Creative Commons Attribution 3.0 Unported License.]

Введение клеток в гидрогель снимает необходимость ожидания прикрепления клеток к поверхности. Ксу и соавторы (2013) использовали сочетание ЭФ и печатания клеток, обогащенных гидрогелем, выкладывая их слой за слоем для формирования 3D каркаса. Конструкция состоит из ЭФ волокон поликапролактона и хондроцитов, добавленных в гидрогель состава коллаген/фибрин. Исследования в условиях in vivo показали пригодность конструкции гидрогель/электроформованные волокна/клетки для восстановления тканей.

 

Источник: http://electrospintech.com/

Яндекс.Метрика