清华大学孙伟团队：纺微纳米纤维支架，诱角膜基质再生

目录

1.研究价值

2.研究内容

3.相关学术成果

 

1.研究价值

角膜盲症是全球第二大致盲疾病。目前，同种异体角膜，人工角膜及羊膜移植是临床上应用最广泛的角膜疾病治疗方法。但与原生角膜相比，这些治疗方法都存在一定的问题或缺陷，因此利用生物工程及静电纺丝技术开发出一种治疗性的角膜支架，用以诱导角膜基质再生，可以有效避免以上临床治疗方法的缺陷，具有极高的研究价值。

 

2.研究内容

①设计开发了一个新颖的结构可控的纳米纤维收集装置，实现高度定向的3D PLGA纳米纤维支架制备，突破了传统电纺丝技术只能制备2D非定向纤维支架的局限。将静电纺丝技术与压缩胶原集成，制备了一种胶原/PLGA纳米纤维膜/胶原的复合角膜支架。

图1 静电纺丝装置及PLGA纳米纤维支架: (b)在两个平行的薄板之间沉积的对齐纤维;(c) PLGA支架的扫描电镜图像;(d)纤维直径直方图;(e)光纤对齐直方图。

 

图2 通过控制激光参数在排列好的纤维支架上穿孔、对齐的PLGA支架的SEM图像

 

 

图3 制作复合支架 ②在胶原中封装角膜基质细胞，在复合支架表面接种角膜上皮细胞，实现两种细胞在体外的共培养

 

图4 整体实验过程示意图 ③利用轻子纳米近场电纺设备制备了正交定向的PECL微米纤维支架，并模拟了角膜天然的细胞外基质结构。首次报道了由正交定向的拓扑结构及特定化学因子的协同作用下实现维持角膜基质细胞表型及角膜基质体内的诱导再生

 

图5 纤维水凝胶的制备及表征

 

a轻子纳米定制的直写装置示意图，以及泰勒锥射出的聚合物射流。b获得的折线(比例尺为500 μm)、网格(比例尺为500 μm，放大后的图像为150μm)、直线和特定图案(比例尺为10 mm)的图像。c在特定条件下基体不同移动速度下稳定射流沉积的图像。标尺为100 μm。不同放大倍数下纤维间距为50 ~ 500 μm栅格支架的扫描电镜图像。标尺为50 μm。将e型LSSCs接种于网状支架上，诱导其沿纤维方向生长，细胞染色phalloidin(红色)和DAPI(蓝色)。标尺为100 μm。f在5%、10%和15%浓度下形成的凝胶水凝胶的宏观和微观形态。宏观图像比例尺为10 mm, SEM图像比例尺为80 μm。g在5% GelMA水凝胶中检测LSSCs的活性。活细胞显示为绿色，死细胞显示为红色。标尺为500 μm。h 5% GelMA水凝胶内的LSSCs细胞骨架(红色)和DAPI(蓝色)染色。标尺为100 μm。i-l所制备的间距为100 μm的栅格纤维增强凝胶。i-k中的比例尺为10mm, k中的放大图像为1mm, l为100 μm。e、g、h染色独立重复3次，结果相似。

 

图6 角膜基质内的板层移植实验及评估

3.相关学术成果

[1]Kong B , Chen Y , Liu R , et al. Fiber reinforced GelMAhydrogel to induce the regeneration of corneal stroma[J]. NatureCommunications, 2020, 11(1).

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-14887-9.pdf

[2]Kong B , Sun W , Chen G , et al. Tissue-engineered corneaconstructed with compressed collagen and laser-perforated electrospun mat[J].Scientific Reports, 2017, 7(1):970.

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41598-017-01072-0.pdf

[3] Kong B , Mi S . Electrospun Scaffolds for Corneal Tissue Engineering: AReview[J]. Materials, 2016, 9(8):614.

原文链接：http://apps.webofknowledge.com/full_record.do?product=UA&search_mode=GeneralSearch&qid=4&SID=8FgCdfnkg84VHESIGNr&page=1&doc=2

http://www.qingzitech.com/
https://www.nanofiberlabs.com/