DOI：10.1016/j.ijbiomac.2019.12.149
聚羟基链烷酸酯（PHAs）是微生物在不平衡的生长条件下作为碳存储化合物生产的可生物降解的聚酯。PHAs由各种单体组成，例如3-羟基丁酸酯（3HB）和3-羟基己酸酯（3HHx）。蚕丝蛋白（SF）来源于家蚕蚕茧，是一种被广泛研究的蛋白质聚合物，通常用于生物材料的应用。在这项研究中，通过静电纺丝技术制备了包含3HB和3HHx[P（3HB-co-3HHx）]、SF及其共混物的非织造电纺膜。使用不同类型的人造电纺膜研究了人脐带间充质干细胞（hUC-MSCs）的生长和成骨分化。分化研究表明，静电纺丝P（3HB-co-3HHx）/SF膜支持hUC-MSCs分化为成骨细胞系，经茜素红染色、能量色散X射线（EDX）和定量实时PCR分析（qPCR）等组织学分析证实。成骨诱导21天后，静电纺P（3HB-co-3HHx）/SF膜成骨标志基因碱性磷酸酶（ALP）和骨钙素（OCN）表达分别上调1.6倍和2.8倍。综上所述，通过P（3HB-co-3HHx）和SF的混合可以增强hUC-MSCs的增殖和成骨分化。这项研究的结果表明，静电纺P（3HB-co-3HHx）/SF膜是一种有前途的骨组织工程生物材料。
图1：本研究中制备的电纺膜的SEM图像和直径分布。（A）P（3HB-co-3HHx）（B）P（3HB-co-3HHx）/SF（3：1）（C）P（3HB-co-3HHx）/SF（1：1）（D）P（3HB-co-3HHx）/SF（1：3）（E）SF。（放大倍率：6000×；比例尺：20µm）
图2：静电纺薄膜的FT-IR光谱。（A）P（3HB-co-3HHx）（B）P（3HB-co-3HHx）/SF（3：1）（C）P（3HB-co-3HHx）/SF（1：1）（D）P（3HB-co-3HHx）/SF（1：3）（E）SF
图3：静电纺SF膜与水接触时的物理外观和SEM图像。（A）将水滴置于静电纺SF膜表面上。（B）水滴蒸发后的电纺膜的SEM图像。（放大倍率：1000×；比例尺：20µm）
图4：静电纺SF膜的FT-IR光谱。（A）在乙醇处理之前和（B）在乙醇处理之后
图5：接种在静电纺P（3HB-co-3HHx）、P（3HB-co-3HHx）/SF和SF膜上的hUC-MSCs的细胞活力。由阳性对照（TCPS）计算的细胞活力被认为是100％。报告的结果是三次重复的九个测量值的平均值，而误差条表示其标准偏差。每个时间点带有不同字母的均值数据代表显著差异。（Tukey检验，p<0.05）
图6：在静电纺P（3HB-co-3HHx）、P（3HB-co-3HHx）/SF和SF膜上培养的苏木精染色的hUC-MSCs的代表性图像。（放大倍率：100×；比例尺：300µm）
图7：在电纺膜上培养hUC-MSCs 14天后的电纺膜的SEM显微照片。（A）P（3HB-co-3HHx）（B）P（3HB-co-3HHx）/SF（3：1）（C）P（3HB-co-3HHx）/SF（1：1）（D）P（3HB-co-3HHx）/SF（1：3）和（E）SF。箭头表示在电纺膜上均匀分布的hUC-MSCs细胞层。（放大倍率：500×；比例尺：300µm）
图8：静电纺P（3HB-co-3hx）、P（3HB-co-3hx）/SF和SF膜的物理外观，这些膜接种了hUC-MSCs，并在成骨分化培养基中培养21天后用茜素红染色。最后一行显示没有细胞的电纺薄膜（空白）。
图9：第21天用茜素红对hUC-MSCs进行成骨分化的组织学分析。（放大倍率：400×；比例尺：60µm）（A1-A4）在成骨培养基（B1-B4）中培养的hUC-MSCs。在DMEM（C1-C3）电纺膜中培养的hUC-MSCs，无细胞接种。茜素红是特异性结合钙沉积并将矿化基质着色为红色的染料。
图10：电纺P（3HB-co-3hx）、P（3HBco-3hx）/SF（1:3）和SF薄膜上（A1，B1，C1）成骨分化培养基和（A2，B2，C2）DMEM的hUC-MSCs生长的扫描电镜照片。
箭头指示在成骨分化的hUC-MSCs上的磷酸钙矿物质沉积。（放大倍率：1500×；比例尺：100µm）
图11：电纺P（3HB-co-3HX）、P（3HB-co-3HX）/SF（1:3）和SF薄膜上（A1、B1、C1）成骨分化培养基（放大倍率：10000×；比例尺：7μm）和（A2、B2、C2）DMEM（放大倍率：1500×；比例尺：40μm）的hUC-MSCs生长的能量色散X射线光谱（EDX）图。在成骨分化培养基中培养的hUC-MSCs细胞外基质中检测到钙和磷。
图12：在成骨过程中（A）碱性磷酸酶（ALP）和（B）骨钙素（OCN）基因表达水平的qPCR分析。将结果归一化为GAPDH，并显示第21天电纺膜上培养的hUC-MSCs相对于TCPS的倍数变化（*p <0.05 相对于 TCPS）。
