2.1 ECd的制备及成分测定 ECd的制备流程见图1A。与对照组(15.77±0.25) pg/mL相比,内皮细胞条件培养基和ECd中VEGF含量均显著增加,含量分别为(218.84±11.90) pg/mL和(138.89±3.79) pg/mL (图1B)。蛋白含量检测结果显示,与对照组(0.92±0.01)mg/mL相比,内皮细胞条件培养基和ECd均明显增加,含量分别为3.14±0.11 mg/mL和3.16±0.11 mg/mL(图1C)。
2.2 PCL取向纳米纤维的表征 如图2A所示,PCL纳米纤维具有良好的取向性,能够为细胞增殖、迁移提供良好的地形引导。纤维直径达到纳米级别,即700±150 nm(图2B)。
2.3 ECd在PCL取向纳米纤维膜上的沉积与表征 如图2C所示,PCL取向纳米纤维膜上的ECd以微粒形式沉积,且纤维保持良好的取向性,表明沉积ECd微粒的PCL纳米纤维能够同时为细胞提供地形线索和生物信号。如图2D所示,罗丹明B标记的ECd能够以微粒方式均匀分布于PCL取向纳米纤维膜上(见图2D)。
2.4 PCL纳米纤维的亲水性 如图3所示,未经等离子体处理的PCL取向纳米纤维的接触角为128.78±2.78°,具有疏水性;经等离子体处理后,未沉积与沉积ECd微粒的PCL取向纳米纤维均具有超亲水性,接触角为0°。
2.5 ECd最佳沉积时间
2.5.1 不同PCL-ECd纳米纤维表面ECd的沉积量 通过静电纺丝和静电喷雾技术制备了沉积ECd微粒10、20、30 min的PCL取向纳米纤维,分别记为PCL-ECd1、PCL-ECd2、PCL-ECd3。为了观察不同PCL-ECd纳米纤维表面ECd的含量,对其ECd中的蛋白含量进行了研究。与PCL-ECd1(0.11±0.01 mg/mL)相比,PCL-ECd2、PCL-ECd3中蛋白含量均显著增加(P < 0.001),含量分别为0.23±0.07 pg/mL和0.37±0.02 mg/mL;同时,PCL-ECd3中蛋白含量显著高于PCL-ECd2(P < 0.05)。因此,随着沉积时间增加,ECd在PCL纳米纤维表面的沉积量增加(图4)。
2.5.2 人脐静脉内皮细胞增殖情况 CCK-8结果显示,与对照组相比,第1天和第3天PCL-ECd1组的人脐静脉内皮细胞增殖无明显降低,与PCL-ECd2、PCL-ECd3组细胞的增殖相比均显著增加(P < 0.05)。第5天PCL-ECd1组的人脐静脉内皮细胞的增殖与PCL、PCL-ECd2、PCL-ECd3组相比均显著增加(P < 0.01)(图5)。
2.5.3 施万细胞增殖情况 如图6所示,第5天时PCL-ECd1组与对照组相比,有统计学差异,已在图中进行标注。施万细胞的增殖与PCL-ECd2、PCL-ECd3组细胞的增殖相比均显著增加(P < 0.05),该结果与人脐静脉内皮细胞增殖相似。
2.5.4 人脐静脉内皮细胞和施万细胞在不同PCL-ECd表面的生长情况 如图7所示,人脐静脉内皮细胞、施万细胞与各组样品培养3天后的荧光显微图片显示,与对照组相比,在未沉积与沉积ECd微粒的PCL取向纳米纤维膜上细胞沿着纤维的方向生长。根据人脐静脉内皮细胞、施万细胞增殖结果和生长形貌,最终选取ECd微粒沉积时间为10 min。
2.6 ECd微粒的单向线性梯度结果 上述实验结果表明适当的ECd沉积可以促进细胞增殖。根据上述沉积时间,通过改变载玻片的遮挡范围,即载玻片的遮挡范围依次为四个区域、三个区域、两个区域、一个区域和无载玻片遮挡区域,使每个区域ECd的沉积量逐渐减少最终获得ECd微粒单向线性梯度的沉积,制备流程见图8A。在罗丹明B标记的ECd微粒单向梯度涂层的PCL取向纳米纤维膜上,荧光强度逐渐增加,并且最高侧的荧光强度约为最低侧的40倍,表明在取向PCL纳米纤维上成功地沉积了ECd线性梯度(图8B)。如图8C所示,荧光显微照片显示以罗丹明B标记的ECd微粒在PCL取向纳米纤维膜上的均一与单向线性梯度沉积。
2.7 沉积ECd微粒的PCL取向纳米纤维对施万细胞的调控
2.7.1 施万细胞的活性结果 CCK-8检测显示,与对照组相比,均一与梯度组施万细胞的活性(98.09±0.03%、100.65±0.02%)均无显著降低;PCL组施万细胞的活性(93.49±0.024%)显著降低,但所有组细胞的活性均大于标准化细胞活力(70%)[20](图9)。
2.7.2 施万细胞的形态结果 施万细胞与各组样品培养3天后,荧光显微图片结果显示,与对照组相比,在PCL取向纳米纤维膜与沉积ECd微粒的PCL取向纳米纤维膜上细胞沿着纤维的方向生长,且生长状态良好,见图10。
2.7.3 施万细胞的迁移结果 如图11A所示,免疫荧光染色结果显示,与对照组相比,均一沉积和梯度沉积组施万细胞均有不同程度的迁移,Gradient组能够迁移至最远的位置。经量化统计分析,与对照组相比,均一沉积和梯度沉积组施万细胞迁移总数均有显著增加(P < 0.001);均一沉积和梯度沉积组施万细胞迁移总数无明显差异(P > 0.05),然而与PCL组相比细胞迁移总数明显增加(P < 0.001)。将迁移区平分为三个区域,在迁移Ⅰ区,梯度沉积组与均一沉积组比较有统计学差异。施万细胞的迁移数量明显高于对照组和PCL组(P < 0.001);在迁移Ⅱ、Ⅲ区,梯度沉积组施万细胞的迁移数量显著高于对照组、PCL组与均一沉积组(P < 0.01),见图11B-C。因此,ECd的单向线性梯度可以驱使施万细胞迁移更远。这种效应可能归因于梯度形成的物理和化学信号,蛋白质的均一沉积会使生化信号在微环境中相对均匀分布,细胞接收到的信息较为一致,可能引起细胞整体上向某一特定方向迁移;而梯度沉积会造成生化信号在空间上的不均匀分布,细胞通过在不同位置获取不同信号以满足行为需求,从而影响细胞迁移的方向和速度[21,22]。