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通过各种无机酸掺杂调节聚苯胺/聚乳酸复合纳米纤维的表面形态,以提高组织工程中的生物相容性

摘要

导电且可降解的纳米纤维支架在外电场作用下具有促进细胞生长、增殖和分化的巨大潜力。尽管体液导电性较差的问题仍然存在,但基于聚苯胺 (PANI) 的可降解纳米纤维可以促进细胞粘附、生长和增殖。为了研究这种影响是否是由 PANI 形态引起的,我们在 PANI 原位氧化聚合过程中选择了三种无机酸作为掺杂剂:盐酸、硫酸和高氯酸。通过SEM、FTIR和XPS分析对获得的聚苯胺/聚乳酸(PANI/PLA)复合纳米纤维进行表征,我们证实PLA纳米纤维被PANI成功包覆,而PLA纳米纤维的多孔结构没有任何改变。体外力学性能和降解性表明应考虑酸性掺杂剂的氧化,并且可能对 PLA 纳米纤维具有更高的氧化降解作用。接触角测试表明,不同表面形貌的PANI/PLA复合纳米纤维具有良好的润湿性,符合骨组织工程支架的要求。表面粗糙度和细胞活力表明表面不同的PANI形态可以促进细胞增殖。 PANI 的表面粗糙度越高,生物相容性越好。因此,通过不同的酸掺杂调节PANI/PLA复合纳米纤维的表面形貌对组织工程的生物相容性有积极的影响。

介绍

细胞外基质 (ECM) 是一种由细胞分泌到细胞外基质中的大分子网络。它是细胞、组织和器官的基础,伴随着器官,具有复杂的网格结构[1, 2]。而且,它为细胞的生存和活动提供了合适的场所,决定了它们的形状,控制了它们的分化,参与了它们的迁移和代谢,最终影响了它们的生存、生长和死亡[3, 4]。静电纺丝纳米纤维由于其高比表面积、适当的机械性能和生物降解性,可以模拟细胞外基质的作用来调节细胞行为。此外,静电纺丝纳米纤维可以在保持其多孔结构的基础上通过表面改性实现多功能化。因此,静电纺丝纳米纤维已成为组织工程中很有前景的候选材料,广泛应用于药物递送、骨科再生、神经再生和修复[5,6,7,8,9,10]。

导电聚合物(如聚吡咯 [PPy]、聚噻吩 [PTH] 和聚苯胺 [PANI])具有良好的体外和体内生物相容性,可显着影响细胞粘附、增殖和分化以及组织再生 [11,12 ,13]。在这些导电聚合物中,PANI 因其良好的加工性、优异的导电性、良好的氧化还原稳定性和生物相容性而被认为是组织工程和再生医学的潜在材料 [14, 15]。在电刺激下,PANI 可以调节细胞粘附、增殖、迁移和分化 [16, 17]。事实上,许多报告已经得出结论,基于 PANI 的导电可降解复合纳米纤维在电场下促进细胞行为 [18,19,20,21]。然而,这带来了一个关键问题,即PANI在生理环境(pH =7.4)中的电导率会因PANI去掺杂而减弱,正如先前的研究表明,这削弱了其促进细胞增殖和分化的电活性优势[22] .虽然这清楚地表明了基于 PANI 的导电可降解纳米纤维在外部电刺激下的骨组织工程中的局限性,但它们仍然可以在很大程度上促进细胞增殖和生长 [23, 24]。在这里,我们推测PANI的表面形貌增加了复合纳米纤维的粗糙度,有利于细胞粘附、生长和增殖。

掺杂无机酸的聚苯胺通常具有良好的导电性。然而,各种无机酸掺杂剂引入的阴离子会影响聚苯胺的导电性和结构[25,26,27]。在本文中,选择三种常见的无机酸,即盐酸(HCl,HA)、硫酸(H2SO4,SA)和高氯酸(HClO4,PA)作为 PANI 原位氧化聚合中的掺杂剂。然后,研究了 PANI/聚乳酸 (PLA) 纳米纤维在不同酸掺杂剂下的机械性能、润湿性、表面形态、生物相容性和细胞粘附性。结果表明,PANI表面粗糙度越高,细胞增殖越好,生物相容性越好。

方法/实验

化学品

苯胺 (AN) 购自 Sigma, PLA (M w =60,000)购自Solarbio,二氯甲烷(DCM)购自天津富宇精细化工有限公司,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)购自Macklin。同时,过硫酸铵(APS)购自Aladdin,HCl和H2SO4购自广州化工有限公司,HClO4购自Macklin。

聚苯胺/聚乳酸纳米纤维的制备

静电纺聚乳酸纳米纤维的制造

将特定质量的PLA颗粒加入DCM和DMF(体积比为7:3)的混合溶液中,搅拌至溶解,得到10%的PLA混合溶液。然后将 PLA 溶液分配到注射器中并与高压电源连接。静电纺丝机(DP-30,天津云帆科技有限公司)设置电压为15 kV,距离为15 cm。所得PLA纳米纤维在40℃下真空干燥过夜。

掺杂不同无机酸的聚苯胺/聚乳酸纳米纤维的制备

将 PLA 纳米纤维放置在等离子清洗机室(PCE-6,MTI Corporation,USA)中,并以 30 W 的射频功率放电 2 分钟。在本文中,三种常见的无机酸,即 HCl、H2SO4 和 HClO4 作为掺杂剂用于原位氧化聚合制备 PANI/PLA 纳米纤维 [24],相应的 PANI 纳米纤维标记为 PANI-HA, PANI-SA 和 PANI-PA,而 PANI/PLA 纳米复合纳米纤维分别标记为 PANI/PLA-HA、PANI/PLA-SA 和 PANI/PLA-PA。 PLA和PANI/PLA复合纳米纤维的制备过程如图1所示。

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PLA和PANI/PLA复合纳米纤维的制备过程示意图

PANI/PLA 纳米复合纳米纤维是在冰浴条件下制备的 [16, 28]。将 APS 和 AN 按照 1:1 的摩尔比加入到 1 M 的酸溶液中。在这里,我们以HCl为例来说明PANI/PLA纳米纤维的制备过程。在冰浴条件下,将 AN (930 mg, 0.01 mol) 滴加到 APS (2,280 mg, 0.01 mol) 中并溶解在 50 mL 1 M HCl 中。立即将等离子体处理过的 PLA 纳米纤维膜浸入溶液中,并在 0°C 下搅拌 2 小时。反应结束后,将PLA纳米纤维膜用HCl和乙醇清洗数次以去除未附着的PANI,然后在40°C下干燥过夜以获得PANI/PLA-HA纳米纤维,将其放置一旁备用。 PANI/PLA-SA和PANI/PLA-PA复合纳米纤维的制备方法类似。

特征化

PLA 纳米纤维和 PANI/PLA 复合纳米纤维的单轴拉伸试验通过应变应力试验(日本岛津 AGX-PLUS)进行。在这里,将试样切成哑铃状,拉伸速度保持在恒定的 3 mm/min。由应力-应变曲线中0-15%应变线性区域计算杨氏模量,并根据纳米纤维膜的断裂情况确定曲线的拉伸强度和断裂拉伸率。

通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)(Hitachi-SU8220,日本)表征纳米纤维支架的形态,以观察掺杂不同无机酸的PANI的不同形态。在 SEM 观察之前,纳米纤维样品喷金 60 秒,以便更清晰地观察形态。同时,使用原子力显微镜(AFM,Bruker Dimension Edge)测量 PANI/PLA 复合纳米纤维的表面粗糙度。为了证实PANI完全负载在PLA纳米纤维上,傅里叶变换红外光谱(FTIR)(Thermo Nicolet iS50)用于测量2000 ~ 500 cm -1 的波长变化 . X 射线光电子能谱(XPS;Thermo ESCALAB 250)和 Al-Kα 被用作 X 射线发射源,以进一步确定 PANI/PLA 纳米纤维的表面组成,同时根据接触角测量它们的润湿性。通过接触角分析(OCA 15 plus,德国)分析环境温度下的水滴。使用质量损失方法评估纳米纤维的降解 [29, 30]。将纳米纤维膜切成 16 毫米的圆盘,放入 20 毫升 pH 值为 7.4 的磷酸盐缓冲盐水 (PBS) 中,然后将支架在 37°C 下孵育 7、14 和 21 天,然后干燥至恒重.

PANI/PLA 复合纳米纤维支架的生物相容性

生物相容性

本文通过人骨肉瘤(HOS)细胞活性实验对PANI/PLA复合纳米纤维支架的生物相容性进行了表征。 HOS 细胞购自中国科学院上海细胞库。 HOS 细胞在含有 10% 胎牛血清、100 U/mL 青霉素和 100 U/mL 链霉素的低葡萄糖 Dulbecco 改良 Eagle 培养基 (DMEM) 中培养,然后在 37°C 和 5% CO2 下孵育。当细胞生长达到90%融合度时,按1:3的比例传代。

在细胞增殖测试之前,必须将居屋细胞接种在 PANI/PLA 纳米纤维上。在这里,将纳米纤维放入 96 孔板中,使其完全覆盖板底部,然后通过紫外线消毒 30 分钟,并通过 75% 乙醇溶液消毒 30 分钟。然后用PBS洗涤它们。然后将纳米纤维接种 1 × 10 4 孔密度,同时设置空白组和对照组。然后将细胞在37°C的细胞培养箱中培养1天、3天和5天,每两天更新一次培养基。

使用 3-(4,5-二甲基-2-噻唑基)-2,5-二苯基-2-H-溴化四唑 (MTT) 测定法评估 PANI/PLA 纳米纤维的细胞活力。在孵育 1、3 和 5 天后,从 96 孔板中取出培养基并用 PBS 洗涤 3 次,然后加入含有 10% 5 mg/mL MTT 的 1-mL DMEM。然后将培养基在 37°C 下孵育 4 小时,然后在加入 DMSO 以溶解甲基强的松龙之前除去培养基。培养基振摇10 min,测定吸光度(BioTek Synergy HTX,美国)。

荧光免疫染色

HOS 细胞在 PANI/PLA 纳米纤维培养箱中培养 24 h,用 PBS 洗涤 3 次。然后,将细胞在室温下用 4% 多聚甲醛固定 10 分钟。固定后的细胞用PBS洗3次(每次10分钟),加入10 μL 100 nM FITC标记肽,室温孵育30分钟,然后用PBS洗3次(每次5分钟) )。取HOS细胞胞外肌动蛋白染色,共聚焦显微镜(Type A1,Nikon,Japan)在20 ×放大倍数下观察细胞染色情况。

细胞粘附

通过 SEM 观察 HOS 细胞在 PANI/PLA 复合纳米纤维支架上的粘附。在此,在 24 小时 PANI/PLA 纳米纤维 HOS 细胞培养后去除培养基,然后在添加 4% PFA 之前用 PBS 洗涤 3 次。培养基4℃固定过夜,PBS洗3次,梯度乙醇溶液脱水(分别为30%、50%、70%、85%、90%、100%;每次20 min),然后冷冻干燥 24 小时。在扫描电镜观察之前,纳米纤维喷铂 120 s,以便更好地观察。

碱性磷酸酶活性 (ALP)

ALP 是常用的早期成骨细胞分化标志物之一,它依赖于碱性磷酸酶的表达。在此,ALP 活性使用 ALP 检测试剂盒(Beyotime Biotechnology,P0321S)进行。 HOS 细胞在不同的 PANI/PLA 复合支架上培养指定的 7d。使用 50 μL Tris-HCl(0.1 M,pH 8)和 0.1% (v/v) 氚核 X-100 裂解细胞。通过量化p的浓度来分析ALP活性 -来自p的硝基苯酚 -硝基苯基磷酸酯 (PNPP),通过记录 405 nm 处的吸光度来估计。通过比较在原始PLA纳米纤维上培养的细胞的ALP活性,计算沿PANI/PLA纳米纤维培养的细胞的ALP活性百分比。

统计分析

使用 GraphPad Prism(8.02 版)通过单向方差分析 (ANOVA) 评估结果的统计显着性。在这里,分析了不同 PANI/PLA 复合纳米纤维支架在机械性能、体外生物降解性和细胞活力方面的差异。当 p 时,结果被认为是显着的 <0.05 (∗) 并且当 p 时非常显着 <0.005 (∗∗).

结果与讨论

组织工程支架的力学性能是评价支架能否承受流体动力学的重要指标。在PANI的原位化学氧化聚合过程中,无机酸的存在可能会影响PANI/PLA复合纳米纤维的PLA基体的物理和化学性质。因此,探索掺杂无机酸的PANI/PLA复合纳米纤维的力学性能是必要的。在这里,通过拉伸试验评估 PANI/PLA 复合纳米纤维的机械性能,如图 2 所示,包括应力应变、杨氏模量、拉伸强度和断裂伸长率。如图2a所示,PLA纳米纤维表现出线弹性行为,PANI/PLA-HA和PANI/PLA-SA复合纳米纤维表现出明显的屈服行为,而PANI/PLA-PA复合纳米纤维在弹性变形后立即断裂. PANI/PLA 复合纳米纤维的杨氏模量(图 2b)高于 PLA 纳米纤维。与PLA相比,PANI/PLA-HA、PANI/PLA-SA和PANI/PLA-PA的弹性模量增加分别为53.5 ± 9.09、60.00 ± 9.47和28.43 ± 8.34 MPa。在拉伸强度(图2c)和断裂拉伸比(图2d)方面,PANI/PLA-HA和PANI/PLA-PA的拉伸强度下降,而PANI/PLA-SA的拉伸强度略有上升; PANI/PLA-PA的拉伸强度和断裂伸长率最低。与PLA纳米纤维相比,PANI/PLA-HA和PANI/PLA-PA的拉伸强度分别降低了0.15 ± 0.01和0.64 ± 0.03 MPa,而PANI/PLA-SA的拉伸强度略微增加了0.13 ± 0.05 MPa。 PANI/PLA-HA和PANI/PLA-PA的断裂伸长率分别降低了16.93 ± 1.38%和35.42 ± 3.94%,而PANI/PLA-SA的断裂伸长率增加了3.32 ± 0.13%。

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PLA纳米纤维和PANI/PLA复合纳米纤维的力学性能。 代表性拉伸应力-应变曲线,b 杨氏模量,c 断裂拉伸强度,d 断裂伸长率

如图 2 所示,选择的无机酸可以通过 PANI 涂层的连接提高 PLA 纳米纤维的弹性模量。在拉伸强度和断裂伸长率方面,与 PLA 纳米纤维相比,PANI/PLA-HA 和 PANI/PLA-SA 的力学性能有不同程度的变化,而 PANI/PLA-PA 的力学性能下降最为明显,并且由于在测试过程中施加了应力,因此在 5 秒内发生了断裂。这些结果可能是由于 HClO4 氧化导致 PLA 分子链中的酯键断裂和羧基氧化分解,从而导致机械性能变差 [31]。同时,PANI/PLA-HA和PANI/PLA-SA的不同力学性能可能与HCl和H2SO4掺杂的PANI密度不同有关,而反应过程中APS的引入也可能有轻微的影响。 PLA纳米纤维的影响,这些因素的综合作用表现出不同的力学性能[32]。

细胞粘附、增殖和分化受形态影响,一般认为表面粗糙有利于细胞粘附[33]。 PLA 纳米纤维的疏水性意味着 PANI 的均匀聚合存在障碍,而用等离子体对 PLA 纳米纤维进行表面处理可以显着提高润湿性 [34]。采用不同无机酸掺杂剂进行聚苯胺基原位聚合,得到表面沉积均匀的聚苯胺/聚乳酸复合纳米纤维。

通过 FE-SEM 观察不同 PANI/PLA 纤维表面的 PANI 形态(图 3)。该图清楚地表明,PLA纳米纤维的表面被许多不规则的纳米粒子覆盖,掺杂无机酸的PANI/PLA复合纳米纤维能够保持良好的纤维形态和多孔纳米纤维结构。形态观察表明,PANI/PLA复合纳米纤维成功负载了PANI,为细胞粘附和增殖提供了基础。同时,AFM 用于测量 PANI/PLA 复合纳米纤维的表面粗糙度,如图 4 所示。Ra 是每个样品三个不同位置的表面粗糙度的平均值,通常用于评估样品的表面粗糙度。此外,PANI/PLA复合纳米纤维的Ra大于PLA纳米纤维的Ra,PANI/PLA-PA的Ra最高。这种表面粗糙度的增加加速了表面积和极性,可能为细胞提供更多的生长位点并促进细胞粘附。

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a 的形态学 PLA 纳米纤维,b PANI/PLA-HA,c PANI/PLA-SA 和 d PANI/PLA-PA复合纳米纤维

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a的AFM图像和表面粗糙度(Ra) PLA 纳米纤维,b PANI/PLA-HA,c PANI/PLA-SA 和 d PANI/PLA-PA复合纳米纤维

支架的润湿性显着影响细胞粘附、迁移和增殖 [35, 36]。一般来说,润湿性是根据支架和水之间的接触角来评估的。鉴于 PLA 是疏水的,我们在 1 秒内测量了纳米纤维膜上水滴的接触角,如图 5 所示,发现处理后 PANI/PLA 纳米纤维的接触角显着降低。 PLA、PANI/PLA-HA、PANI/PLA-SA和PANI/PLA-PA的相应接触角分别为112°、61.6°、36.7°和37.2°。 PANI/PLA的PANI形貌增加了体系的表面能,与水初始接触时的接触面积增加,导致接触角减小,润湿性提高。与水接触5 s后,复合纳米纤维的接触角变为0°,显示出良好的亲水性。这种亲水性支架还为细胞粘附和扩散提供了有利条件 [37],因为 PLA 表面的含氧官能团(例如 -OH 和 -COOH)在等离子体处理后更多地与纳米纤维表面结合,而 PANI形貌和含氧官能团共同作用以确保PANI/PLA复合纳米纤维最终完全润湿[38, 39]。

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a 的接触角 PLA 纳米纤维,b PANI/PLA-HA,c PANI/PLA-SA 和 d PANI/PLA-PA复合纳米纤维

不同无机酸掺杂的纯 PANI 和 PANI/PLA 复合纳米纤维的 FTIR 光谱如图 6 所示。 在纯掺杂的 PANI 光谱中(图 6a),在 1,565、1,485、1,298 和 1,125 cm 处有强特征峰 −1 分别对应于醌型环的 C=C 拉伸和苯环的 C =C 拉伸、C-N 拉伸和 =C-H 拉伸。在纯掺杂的PANI光谱(图6b)中,除了特征PANI峰外,还可以看到PLA峰(C-O伸缩振动峰为1092和1184 cm -1 , C=O伸缩振动峰为1757 cm −1 )。这些结果表明 PANI 成功地负载在掺杂有无机酸的 PANI/PLA 纳米纤维的表面上。为了进一步研究 PANI/PLA 纳米纤维的化学成分,使用 XPS 分析它们的表面成分。此外,在 XPS 光谱(图 7a)中,在 PANI/PLA 复合纳米纤维中在 ~ 400 eV 处可见清晰的 N1s 峰。此外,在PANI/PLA-HA和PANI/PLA-PA中在 ~ 200 eV处可见Cl2p峰,而使用PANI/PLA-PA的Cl2p峰强度高于使用PANI/PLA-HA的Cl2p峰。在 PANI/PLA-SA 中的 XPS 光谱上,S2p 的峰出现在 ~ 210 eV。 XPS 谱表明 Cl , SO4 2− , 和 ClO4 掺杂到相应的 PANI/PLA 纳米纤维上。此外,PANI的亚胺氮原子被完全或部分氧化,产生一系列伴随不同程度质子化的氧化态。根据 N1s 核能级光谱测量 PANI 氧化态和质子化水平的变化(图 7b-d)。每个 N1s 光谱可以解卷积为四个主要成分,结合能约为 398.7、399.6、400.4 和 401.8 eV,这可以归因于醌类亚胺 (–N=)、苯胺 (–NH–)、质子化胺 (– N + ) 和质子化亚胺 (=N + ),分别为 [40, 41]。参考Kumar的研究[42],认为N1s谱的拟合峰受质子化N原子结合的阴离子电荷的影响,导致离域和轻微位移。

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a的FTIR光谱 帕尼,b PLA与PANI/PLA复合纳米纤维

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XPS 光谱 (a ) 制备的 PANI/PLA 复合纳米纤维支架和 PANI/PLA-HA (b ), PANI/PLA-SA (c ), 和 PANI/PLA-PA (d ) N1s的核心电平信号

作为组织修复和再生的模板,生物活性支架在诱导细胞和组织修复后降解并排出体外[43]。在本文中,纳米纤维支架的降解性能采用质量损失法进行评估,如图 8 所示。所有样品的质量损失在第 7、14 和 21 天增加,而 PLA 的质量损失率纳米纤维分别为 4.34 ± 0.41%、7.84 ± 1.57% 和 12.65 ± 0.83%。同时,随着原位氧化聚合,PANI/PLA-PA复合纳米纤维的质量损失逐渐增加,质量损失率为31 ± 2.15%、34 ± 1.86%和40 ± 2.54%,分别为7、14和40 ± 2.54%。分别为 21 天,显着高于 PANI/PLA-HA 和 PANI/PLA-SA 纳米纤维。在 PANI 原位氧化聚合过程中,氧化剂 APS 的存在可能会破坏 PLA 中的酯键并引发水解反应,导致 PLA 纳米纤维中出现微裂纹。随着PBS浸泡时间的延长,微裂纹逐渐积累,PLA基体开始逐渐降解。表面负载的 PANI 也脱落,导致纳米纤维质量的损失率。随着时间的增加,质量损失比变得更加清晰。在这里,HClO4的强氧化加剧了PLA的降解并加速了PANI/PLA-PA纳米纤维的质量损失,这与图2所示的力学性能一致。

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PLA和PANI/PLA纳米纤维的降解性能

生物活性支架的生物相容性是促进细胞粘附、生长和增殖的基础[44]。在此,我们研究了 HOS 在 PLA 和 PANI/PLA 复合纳米纤维上的细胞增殖,以说明随之而来的粘附和生物相容性。在化学处理和功能化过程中 [45],许多潜在的影响因素可能会影响生物活性支架的制备。因此,研究它们的生物相容性是评估其实际应用的关键。

为了研究 PANI/PLA 复合纳米纤维的生物相容性,使用 MTT 方法评估了它们的细胞活力。图 9 显示了在 PLA 和 PANI/PLA 复合纳米纤维上孵育 1、3 和 5 天后的细胞活性。图中清楚地表明,随着孵育时间的延长,纳米纤维的细胞活性逐渐增强; PANI/PLA-PA细胞活性最好,培养5天后细胞活性最高。

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在 PLA 纳米纤维和 PANI/PLA 复合纳米纤维上培养 1、3 和 5 天的细胞活力 HOS (*p <0.05; **p <0.005)

PLA 是可生物降解的,但具有疏水性,这意味着它不利于细胞粘附、生长和增殖。等离子体处理后,PANI/PLA复合纳米纤维表面负载含氧基团,功能表面表现出良好的亲水性。上述形态和 AFM 结果表明,掺杂不同无机酸的 PANI 在 PLA 纳米纤维表面表现出不同的形态和粗糙度。同时,PANI/PLA复合纳米纤维表现出优异的润湿性。因此,我们认为掺杂无机酸的 PANI 的不同形态导致 PANI/PLA 复合纳米纤维的表面能和极性增强,从而影响细胞生长、迁移和增殖,从而提高性能细胞活性[46]。

为了进一步研究 PANI/PLA 复合纳米纤维的细胞行为,通过荧光免疫染色(图 10)和 SEM(图 11)观察纳米纤维上的生长和粘附。在这里,我们比较了不同纳米纤维表面的肌动蛋白和细胞形态。当细胞在 PLA 纤维和 PANI/PLA 纳米纤维上生长时,肌动蛋白束表现出良好的拉伸状态。同时,PANI/PLA复合纳米纤维的细胞密度高于对照组的PLA纳米纤维,细胞生长密度为PANI/PLA-PA> PANI/PLA-SA> PANI/PLA-HA。 HOS 细胞在 PANI/PLA 纳米纤维上生长并以扁平的多极形状粘附。显然,许多细胞嵌入到 PANI/PLA 纤维的孔中,但在 PLA 纳米纤维上拉伸很差,不能完全膨胀。这些结果表明PANI/PLA复合纳米纤维可以促进HOS细胞的粘附和增殖。

Fluorescence micrographic images on a PLA nanofibers, b PANI/PLA-HA, c PANI/PLA-SA, and d PANI/PLA-PA composite nanofibers after the incubation of 24 h

SEM micrographs of HOS seeded on a PLA nanofibers, b PANI/PLA-HA, c PANI/PLA-SA, and d PANI/PLA-PA composite nanofibers after 24 h

Meanwhile, the cell immunofluorescence staining and cell adhesion results indicated that the different PANI morphologies on the surface of the PANI/PLA composite nanofibers affected the growth, adhesion, and proliferation of the HOS cells, which was consistent with the above results.

As an early osteogenic marker, the ALP test was conducted on PLA and PANI/PLA composite nanofibers scaffolds for 7 days. Compared to the pure PLA nanofibers, the result (Fig. 12) showed that the ALP activity was significantly improved in of PANI/PLA composite nanofibers. Obviously, the ALP activity of PANI/PLA-PA composite nanofibers is the best. These results proved that PANI/PLA composite nanofibers exhibited better biocompatible, which is consistent with the above results of cell adhesion, growth, and proliferation.

Alkaline phosphatase activity on PANI/PLA composite nanofibers scaffolds (ns = no significance)

结论

In this paper, PANI/PLA composite nanofibers of different surface morphologies were prepared by three types of inorganic acid as dopant in in situ polymerization. We confirmed that PANI could be successfully loaded on the surface of PLA without changing the porous structure of the nanofibers. The mechanical properties and in vitro degradation experiments demonstrated that oxidizing acids can significantly weaken the mechanical properties and accelerate the degradation of polyester nanofibers. Meanwhile, the rougher surface resulted in a better wettability and promoted the cells adhesion, growth, and proliferation, which indicated a better biocompatibility. In conclusion, the regulated PANI morphology via different acids doping has positive effect on biocompatibility in tissue engineering.

数据和材料的可用性

The authors declare that the materials and data are promptly available to readers without undue qualifications for material transfer agreements. All data generated or analyzed during this study are included in this article.

缩写

PANI:

聚苯胺

PLA:

Polylactic acid

ECM:

细胞外基质

PPy:

聚吡咯

PTH:

Polythiophene

AN:

Aniline

DCM:

二氯甲烷

DMF:

N ,N -二甲基甲酰胺

APS:

过硫酸铵

HOS:

Human osteosarcoma cells

DMEM:

Dulbecco改良Eagle培养基

PBS:

磷酸盐缓冲盐水

MTT:

3–2,5-Diphenyl-2-H-tetrazolium bromide

FITC:

异硫氰酸荧光素

FTIR:

傅里叶变换红外光谱

FE-SEM:

场发射扫描电镜

XPS:

X射线光电子能谱

ALP:

碱性磷酸酶


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