氧化石墨烯-醋酸纤维素静电纺丝纳米纤维支架用于增强生物矿化作用进而促进人间充质干细胞成骨分化的研究

2017-8-11

    由外部挫伤、癌症、先天性缺陷等原因引起的骨损伤是常见的骨科疾病。传统的治疗方法如自体移植，异体移植存在供体不足，病变部位不契合等问题。骨组织工程技术因其相容性良好、来源广泛等优点，在治疗骨损伤等方面具有良好的发展前景。最近课题组博士生刘晓云等利用静电纺丝技术制备了氧化石墨烯（GO）-醋酸纤维素（CA）纳米纤维复合支架，并通过模拟细胞外基质的微环境，考察了纳米纤维支架对间充质干细胞生长与功能的影响。在此基础上，研究了氧化石墨烯掺杂的纳米纤维基底对于生物矿化作用的影响以及诱导间充质干细胞成骨分化的能力（图1）。

    研究结果表明，静电纺丝纳米纤维的仿生结构能够有效地促进人间充质干细胞(hMSCs)的粘附以及增殖。更重要的是，在体液模拟夜（SBF）环境中，纤维支架中掺杂的氧化石墨烯为Ca²⁺提供成核位点，增强了生物矿化作用，有利于基底表面磷酸钙晶体的形成，为hMSCs的成骨分化提供诱导微环境，从而显著增强成骨分化标志物-碱性磷酸酶（ALP）的活性。此研究表明，氧化石墨烯-醋酸纤维素纳米纤维复合支架具有良好的生物相容性以及骨诱导性。此复合支架有望应用于骨组织损伤修复等再生医学领域。

该成果最近在线发表在国际学术刊物Colloids and Surfaces B: Biointerfaces上。

Liu, X. Y.; Shen, H.*; Song, S. J.; Chen, W.; Zhang, Z. J.* Accelerated Biomineralization of Graphene Oxide-Incorporated Cellulose Acetate Nanofibrous Scaffolds for Mesenchymal Stem Cell Osteogenesis, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2017, 159, 251-258.

图1. 氧化石墨烯-醋酸纤维素静电纺丝纳米纤维基底用于促进生物矿化以及间充质干细胞成骨分化示意图。