DOI:10.1016/j.carbpol.2019.115820
胶质母细胞瘤(GBM)是脑肿瘤中最常见、最致命的一种类型,具有抗药性前复发率高。近几十年来,标准的二维(2D)细胞培养方法已不足以改善新的治疗策略和药物开发。因此,需要模拟良好的三维(3D)肿瘤平台来弥合体内外肿瘤模型之间的差距。本研究采用静电纺丝法成功制备了含聚己内酯(PCL)/明胶(Gel)的细菌纤维素纳米晶(BCNC)纳米纤维复合支架,用于模拟GBM肿瘤细胞外基质。随着BCNC浓度的增加,纳米纤维基体中的纤维直径增大。此外,随着BCNC悬浮液浓度的增加,纤维形态由光滑转变为珠状。用U251-MG胶质母细胞瘤细胞测试了纳米纤维支架的体外生物相容性,并与聚己内酯/明胶进行了比较。研究发现PCL/Gel/BCNC可增强轴突生长和延伸,支持肿瘤细胞与微环境之间的通讯,从而触发肿瘤复发过程。基于以上结果,PCL/Gel/BCNC复合支架是仿生GBM肿瘤平台的理想候选材料。
图1.通过生产细菌纤维素、制备细菌纤维素纳米晶体和聚合物悬浮液来制备三维支架以及制备纳米纤维的静电纺丝装置的示意图。
图2.含有细菌纤维素纳米晶体(BCNC)的PCL/Gel复合支架的FTIR光谱。
图3.支架(a1,a2)PCL/Gel、(b1,b2)PCL/Gel/BCNC0.5和(c1,c2)PCL/Gel/BCNC1.0的SEM图像和纤维直径分布。
图4.含有BCNC的PCL/Gel复合支架的应力-应变曲线。
图5.支架在不同时间间隔的膨胀行为(a)。含有(b1)0、(b2)0.5和(b3)1.0 wt.%BCNC的PCL/Gel复合支架的水接触角(WCA)测试。
图6.含有BCNC的PCL/Gel复合支架的U251 MG GBM细胞活力(a)和细胞周期(b,c和d)分析。
图7.分别于孵育后4天和7天将U251 MG-GBM细胞附着于含有(a1)0、(b1)0.5和(c1)1.0 wt.%BCNC以及(a2)0、(b2)0.5和(c2)1.0 wt.%BCNC的PCL/Gel复合支架中(比例尺:10μm)。
图8.接种在支架上的U251 MG GBM细胞的共聚焦显微镜图像。支架上的GBM细胞用DAPI染色以显示蓝色(细胞核),而F-肌动蛋白显示绿色(细胞骨架)。
图9.(a1,b1和c1)从顶部到底部的光学共焦图像的Z叠加图像,切片厚度为2.5μm。(a2,b2和c2)重建的脚手架3D投影图像。