MicroFab | 在蚕丝上喷墨打印制备微图案图层用于细胞生长引导-其它资料-资讯-生物在线

MicroFab | 在蚕丝上喷墨打印制备微图案图层用于细胞生长引导

作者:上海睿度光电科技有限公司 2023-07-11T00:00 (访问量:7400)

常州大学药学院生物材料与纳米医学课题组负责人招秀伯教授利用MicroFab的Jetlab 4xL喷墨打印系统在RSF表面上图案化自组装的I3K肽纳米纤维,以定向控制PC12细胞的生长。研究表明肽微图案可以有效地引导RSF支架表面的细胞排列和组织,为神经再生应用提供了巨大的潜力。

介绍
人类神经系统由中枢神经系统(CNS)和外周神经系统(PNS)组成,它们很容易受到创伤和车祸等伤害以及阿尔茨海默病、帕金森病、中风和脑瘤等疾病的损害,开发用于神经组织再生的明确功能支架以帮助指导神经细胞附着、排列、扩散和增殖至关重要。微图案化技术已经引起了人们的关注,它可以实现神经元细胞排列的几何控制。喷墨打印是一种成本效益高且灵活的微图案化技术,能够以高精度图案化复杂的几何形状。招秀伯教授团队利用MicroFab的喷墨打印系统Jetlab 4xl在再生丝素蛋白(RSF)表面图案化自组装肽纳米纤维,以指导神经元PC12细胞的生长,如图1所示。


▲ 图1 微图案引导细胞生长研究示意图。

MicroFab的Jetlab 4xl喷墨打印系统配有60μm的喷头,使用90V的电压、300Hz的频率打印I3K肽纳米纤维墨水,打印高度约为10mm。为了研究打印的I3K肽纳米纤维图案对PC12细胞生长的影响,打印形成了图案“SHEF”,如图2所示。通过将自组装的I3K肽纳米纤维喷墨打印到RSF基底上来对PC12细胞进行微图案化,可以提供一种好的方法来分析体外轴突发育。

▲ 图2 A. 使用I3K肽(3mg/mL)作为墨水,在RSF涂层的玻璃表面(40mg/mL)上喷墨打印1层“SHEF”字母,PC12神经元细胞沿着打印的字母生长;B. 放大的字母“HE”(比例尺500μm)。

细胞粘附过程的第一步是细胞-聚合物相互作用,这对细胞通讯、调节、组织发育和维持至关重要,通过AFM对附着在不同比例的RSF/I3K支架上的细胞形态进行了研究,细胞在仅I3K涂覆的表面上显示出极好的铺展如图3a所示,而在仅RSF涂覆的表面几乎没有铺展其末端如图3b所示。图3(d-g)通过将沉积在RSF(40mg/mL)涂层表面上的I3K的浓度从2mg/mL增加到4mg/mL,细胞扩散显著改善,表明细胞扩散的肽浓度依赖性。FITC、phalloidin和DAPI分别用于染色肌动蛋白丝和细胞核,以进一步表征粘附在RSF/I3K支架上的细胞的形态,如图4所示。

▲ 图3 附着在一系列RSF和I3K涂层表面的PC12神经元细胞的AFM峰值力误差图像。

▲ 图4 附着在不同比例RSF/I3K涂层表面的PC12神经元细胞的F-肌动蛋白染色。

PC12细胞在样品表面(I型胶原;RSF;RSF/I3K 40:3和RSF/I3K 40:4)上的代谢活性在培养24、72和144小时后使用雷沙苏林测定法测定,如图5所示。在所有表面上观察到代谢活性在24至144小时之间逐渐增加,对于RSF/I3K支架,代谢活性增加更多,表明I3K可以促进PC12细胞增殖,涂层表面上有极好的细胞增殖。


▲ 图5 雷沙苏林测定法评估粘附着在不同表面上的PC12细胞的代谢活性。


结论
使用I3K肽纳米纤维作为细胞吸引剂来修饰RSF支架表面,以促进神经元细胞(PC12细胞)的附着和生长,I3K肽的存在促进了PC12细胞的结合效率,带正电荷的赖氨酸残基促进了细胞附着。喷墨打印已被证明是用于引导细胞附着的好的微图案方法,为分析和理解基本细胞功能(如轴突发育和细胞-细胞相互作用)提供了一种很有前途的方法。


参考文献:
[1] Sun W ,  Taylor C S ,  Zhang Y , et al. Cell Guidance on Peptide Micropatterned Silk Fibroin Scaffolds[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2021, 603(6).



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