氦離子輻射對骨材料性質的影響

高度定向原位膠凝納米復合水凝膠作為組織工程支架促進定向細胞生長

De France K、Yager KG、Chan KJ、Hoare TR 和 Cranston ED

海報#P.0554，5 月 19 日星期四 15:00 至 16:30，2016 年 5 月蒙特利爾世界生物材料大會期間，220BCD (P3) 房間

簡介：由于細胞排列對組織再生、機械性能和各種其他細胞行為的顯著影響，圖案化水凝膠和聚合物支架作為定向細胞生長的平臺引起了人們的關注[1]，[2]。然而，目前大多數報道的平臺需要冗長的微圖案化步驟[3]-[10]，限制了它們在體外的臨床適用性。在這里，我們提出了一種具有磁性排列的纖維素納米晶體 (CNC) 的可注射水凝膠平臺，該平臺具有作為體外和體內細胞生長平臺的潛在適用性。

材料和方法：可注射聚（低聚乙二醇）甲基丙烯酸酯（POEGMA）水凝膠的合成和制備如前所述[11]。高縱橫比 CNCs 是通過棉花的硫酸催化水解制成的，并與之前的報告相似，物理摻入 POEGMA 水凝膠中[12]。0.56T 稀土磁體用于在注入模具后直接在納米復合水凝膠中原位對齊 CNC。進行小角 X 射線散射 (SAXS) 測量以量化水凝膠樣品中的 CNC 排列。通過溶脹和流變測量來表征散裝水凝膠的特性，而冷凍 TEM 用于觀察水凝膠內的 CNC 分布。在 C2C12 成肌細胞上進行細胞粘附實驗，

結果：使用 0.56T 稀土磁體在納米復合 POEGMA 水凝膠中實現了顯著的 CNC 對齊，如 SAXS 數據和內部水凝膠切片的冷凍 TEM 圖像所證明的那樣。POEGMA 水凝膠中 CNC 的排列導致水凝膠溶脹減少，同時剪切儲能模量降低，但壓縮模量增加。增加水凝膠內的 CNC 負載增加了細胞粘附水平，有利于組織工程支架。此外，對于具有相似 CNC 負載的未對齊和對齊水凝膠樣品，觀察到 C2C12 成肌細胞粘附，初步證據表明磁對齊水凝膠中的對齊增強。

討論：CNC 的抗磁敏感性已得到充分證明，說服 CNC 有效地垂直于磁場對齊。以前的研究集中在在數小時內將 CNCs 的純懸浮液在*的磁場中對齊 [13]、[14]。據我們所知，這是在幾分鐘內在相對較低的磁場中實現顯著 CNC 對準的個實驗證據。此外，這是在化學交聯聚合物水凝膠原位凝膠化過程中，CNCs 排列的個實驗證據。TEM 和 SAXS 觀測支持 CNC 的成功磁對準，從而產生具有可定制溶脹和流變特性的水凝膠，并在眾多組織工程應用中具有潛在用途。

結論：我們已經證明了棒狀 CNCs 在納米復合 POEGMA 水凝膠基質內的成功原位磁對準，這通過 TEM 和 SAXS 觀察得到證實。由于 CNC 負載和外部磁場的存在，這些水凝膠表現出可定制的溶脹和流變特性。具有對齊的 CNC 的水凝膠顯示粘附的 C2C12 成肌細胞的對齊增加，這表明它們在組織工程應用中的使用具有特殊的機會。