PC12の分化を強化する圧電特性を備えた伝導性神経導管

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12004 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

神経組織の修復は、主に神経系の再生能力の限界と線維症の進行により、依然として非常に困難です。 この制限により、神経修復を促進するための新しい神経誘導チャネルを設計する必要があります。 この研究では、PC12 分化を誘導するための新しいコア/シェル導管を開発しました。 共エレクトロスピニング法を利用して、ポリカプロラクトン/ポリフッ化ビニリデン PCL/PVDF、ゼラチン、およびポリアニリン/グラフェン (PAG) ナノ複合材料を含む繊維状シェルを製造しました。 導管のコア部分は、PAG および ZnO ナノ粒子を含むキトサン - ゼラチン ハイドロゲルで満たされました。 このような導管は、抗菌活性、導電性、および圧電特性を示します。 このような操作された導管が PC12 分化に及ぼす影響は、免疫細胞化学および PCR-RT 技術を通じて分化マーカーであるネスチンおよび微小管関連タンパク質 2 (MAP2) を分析することによって調査されました。 その結果、このような導管はPC12細胞においてネスチンおよびMAP2遺伝子の発現を有意に誘導することができ、したがって効果的な細胞分化と神経再生のための実行可能な選択肢であることが明らかになった。

損傷後の神経系の再生能力は本質的に限られています1,2。 組織工学による神経誘導導管 (NGC) は、損傷した神経組織を修復するための移植片に代わる有望な代替手段として浮上しています 3,4。 細胞外膜 (ECM) と同様の構造を持つ NGC を作製するには、生体適合性、生分解性、機械的特性、最小限の膨張と炎症、望ましい神経伝導などの材料の物理化学的、機械的、生物学的特性が重要です 4,5,6。 3D プリンティング 7、ガス発泡、凍結乾燥 5 などの報告されているさまざまな技術を超えて、エレクトロスピニングは、ECM 7、8、9 を模倣し、細胞の成長と増殖に十分なスペースを提供できる繊維状および多孔質構造を製造するための費用対効果の高いアプローチです 10。 ポリカプロラクトン (PCL) は、半結晶性の生体適合性ポリマーであり、組織工学における足場の構造的完全性と機械的安定性を提供します 8,11。 ゼラチンは天然の生体高分子であり、その高い生分解性、生体適合性、優れた細胞接着性により、足場の製造に広く利用されています 12,13。 そのため、PCL8、11 の親水性の低さと細胞接着部位の欠如を改善するために使用できます。 キチンの脱アセチル化により得られるキトサン（CS）は生体適合性と抗菌活性を持っています14,15。ゼラチンの特性を考慮すると、キトサンとゼラチンをブレンドすることでキトサンの生物活性の欠如を補うことができます16。

多くの研究努力により、神経細胞の細胞接着、増殖、分化、移動に対する電気力の効果的な役割が明らかになりました 8,14。 ポリアニリン (PANI) は、優れた導電性だけでなく、高い耐薬品性と耐熱性を示します。 単一原子の sp2 シートが炭素に結合したグラフェンは、導電性の点でより注目されています 14。 ポリアニリン/グラフェン (PAG) ナノ複合材料は PANI よりも高い導電率を有しており、神経の成長と分化に有益である可能性がある 8,17 ことが示されています 5,6,18。 導電性が高く、化学的安定性に優れたPAGを導電性導管の作製に応用しました。 ボロジェニら。 らは、ゼラチンナノファイバー内に PAG ナノ複合材料を組み込んで、軸索の伝導挙動に似た伝導特性を足場に与えました 19。 モハマディら。 は、２％ｗｔ． PAG は細胞増殖にとって最も好ましいものでした 8。 ソレイマニら。 は、PAG ナノ粒子がキトサン/ゼラチンベースの足場上での細胞の接着と増殖を改善できる可能性があると述べています6。 バヤットら。 らは、アルギン酸誘導チャネルへの PAG の組み込みによる細胞の刺激と成長に対する伝導性の積極的な役割を表明しました 5。