Leitfähiger Nervenkanal mit piezoelektrischen Eigenschaften für eine verbesserte PC12-Differenzierung

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 12004 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Die Wiederherstellung des Nervengewebes bleibt eine große Herausforderung, vor allem aufgrund der begrenzten Regenerationsfähigkeit des Nervensystems und der Entwicklung von Fibrose. Diese Einschränkung erfordert die Entwicklung eines neuen Nervenführungskanals, um die Nervenreparatur zu fördern. In dieser Studie haben wir einen neuartigen Kern/Schale-Kanal entwickelt, um die PC12-Differenzierung zu induzieren. Das Co-Elektrospinnverfahren wurde verwendet, um eine faserige Hülle herzustellen, die Polycaprolacton/Polyvinylidenfluorid PCL/PVDF, Gelatine und Polyanilin/Graphen (PAG)-Nanokomposit enthielt. Der Kernabschnitt der Leitung war mit Chitosan-Gelatine-Hydrogel gefüllt, das PAG- und ZnO-Nanopartikel enthielt. Eine solche Leitung weist antibakterielle Aktivität, elektrische Leitfähigkeit und piezoelektrische Eigenschaften auf. Die Auswirkung eines solchen manipulierten Kanals auf die PC12-Differenzierung wurde durch die Analyse der Differenzierungsmarker Nestin und Mikrotubuli-assoziiertes Protein 2 (MAP2) mittels Immunzytochemie und PCR-RT-Techniken untersucht. Das Ergebnis zeigte, dass ein solcher Kanal die Nestin- und MAP2-Genexpression in den PC12-Zellen erheblich induzieren könnte und somit eine praktikable Option für eine effektive Zelldifferenzierung und Nervenregeneration darstellt.

Nach einer Verletzung ist die Regenerationsfähigkeit des Nervensystems grundsätzlich eingeschränkt1,2. Gewebetechnisch hergestellte Nervenleitkanäle (NGC) haben sich als hoffnungsvolle Alternative zu Transplantaten für die Reparatur von beschädigtem Nervengewebe herausgestellt3,4. Um NGC mit einer ähnlichen Struktur wie die extrazelluläre Membran (ECM) herzustellen, sind die physiochemischen, mechanischen und biologischen Eigenschaften der Materialien wie Biokompatibilität, biologische Abbaubarkeit, mechanische Eigenschaften, minimale Schwellung und Entzündung sowie die gewünschte Nervenleitung wichtig4,5,6. Über verschiedene bekannte Techniken wie 3D-Druck7, Gasschäumen und Gefriertrocknung5 hinaus ist Elektrospinnen ein kostengünstiger Ansatz zur Herstellung faseriger und poröser Strukturen, die das ECM nachahmen könnten7,8,9 und ausreichend Platz für das Wachstum und die Proliferation von Zellen bieten10. Polycaprolacton (PCL) sorgt als biokompatibles Polymer mit halbkristalliner Natur für strukturelle Integrität und mechanische Stabilität des Gerüsts im Tissue Engineering8,11. Gelatine ist ein natürliches Biopolymer, das aufgrund seiner hohen biologischen Abbaubarkeit, Biokompatibilität und guten Zelladhäsion häufig bei der Herstellung von Gerüsten eingesetzt wird12,13. Somit kann es verwendet werden, um die schlechte Hydrophilie und das Fehlen von Zellanhaftungsstellen von PCL8,11 zu verbessern. Chitosan (CS), das aus der Deacetylierung von Chitin gewonnen wird, weist Biokompatibilität und antibakterielle Aktivität auf.14,15 Unter Berücksichtigung der Eigenschaften von Gelatine gleicht das Mischen von Chitosan mit Gelatine den Mangel an Bioaktivität von Chitosan aus16.

Viele Forschungsbemühungen haben die wirksame Rolle der elektrischen Kraft bei der Zelladhäsion, Proliferation, Differenzierung und Migration von Nervenzellen aufgezeigt8,14. Polyanilin (PANI) weist eine hohe chemische und thermische Beständigkeit sowie eine erhebliche Leitfähigkeit auf. Graphen mit einer einzelnen atomaren sp2-Schicht gebundenen Kohlenstoffs hat in Bezug auf die elektrische Leitfähigkeit mehr Aufmerksamkeit erhalten14. Es hat sich gezeigt, dass das Polyanilin/Graphen (PAG)-Nanokomposit eine höhere Leitfähigkeit als PANI8,17 aufweist, was für das neuronale Wachstum und die Differenzierung von Vorteil sein könnte5,6,18. PAG mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und ausgezeichneter chemischer Stabilität wurde bei der Herstellung leitfähiger Leitungen eingesetzt. Boroojeni et al. bauten PAG-Nanokomposit in Gelatine-Nanofasern ein, um dem Gerüst leitfähige Eigenschaften zu verleihen, die dem Leitverhalten von Axonen ähneln19. Mohammadi et al. gab an, dass ein elektrogesponnener, nervenleitender PCL/Gelatine-Leiter mit mehreren Kanälen, der 2 Gew.-% enthält. PAG war für das Zellwachstum am günstigsten8. Soleimani et al. gaben an, dass PAG-Nanopartikel die Zelladhäsion und das Wachstum auf einem Chitosan/Gelatine-basierten Gerüst verbessern könnten6. Bayat et al. drückten die positive Rolle der Leitfähigkeit für die Zellstimulation und das Zellwachstum durch den Einbau von PAG in den Alginat-Leitkanal aus5.

Die Verwendung eines selbststimulierten neuronalen Leitkanals zur Schaffung eines geeigneten Gerüsts für das Wachstum und die Differenzierung neuronaler Zellen kann wünschenswert sein20. Die Nutzung piezoelektrischer Spezies (z. B. Polyvinylidenfluorid (PVDF), Zinkoxid (ZnO)) als bekannte selbstelektrische Materialien21 mit der Fähigkeit, lokale elektrische Stimulation zu induzieren, ist eine geeignete Alternative zu implantierbaren Elektrostimulatoren oder Oberflächenelektroden20.Poly (Vinylidenfluorid) (PVDF) standen aufgrund seiner relativ starken Piezoelektrizität, Thermostabilität, guten mechanischen Eigenschaften, hervorragenden Biokompatibilität und einfachen Verarbeitung im Mittelpunkt der Forschung22. Aufgrund der Molekülkette der β-Phase, die für die elektrische Eigenschaft in diesem Material verantwortlich ist, sind die Dipolmomente in der planaren Konfiguration parallel, was die polare Ausrichtung unter dem Druck der äußeren Kraft verstärkt23,24. Mohseni et al. zeigten eine signifikante Förderung des Zellverhaltens im leitfähigen Gellan-basierten Gerüst mit selbstelektrischen Reizen, das kurze Nanofasern aus PVDF/MCM41 und 2 Gew.-% enthält. PAG-Nanopartikel23. Es wurde berichtet, dass elektrogesponnene 20 Gew.-%. PVDF zeigt eine wünschenswerte elektrische Leistung25 und der Einbau einer ZnO-Nanostruktur steigert synergetisch die piezoelektrischen Eigenschaften von PVDF21,25. Mittlerweile ist ZnO ein bekanntes antimikrobielles und entzündungshemmendes Mittel ohne Nebenwirkungen auf menschliche Zellen. Die Freisetzung von Zn2+ aus der Polymermatrix wäre vorteilhaft, um anfängliche Entzündungen im frühen Stadium der Gerüstplatzierung im Körper zu verhindern26. PC12-Zellen sind ein nützliches In-vitro-Modell für die neuronale Differenzierung. Sie reagieren auf verschiedene Wachstumsfaktoren, Neurotrophine und Hormone und können zur Beurteilung unterschiedlicher Reaktionen während der Differenzierung genutzt werden27.

Ziel dieser Studie war es, die Wirkung von PAG-Nanokompositpartikeln auf die Differenzierung der PC12-Zelllinie und das Expressionsniveau der Nervensystemgene Nestin und MAP2 zu untersuchen. In diesem Zusammenhang wurde der Kern/Schale-Nervenleitkanal mit einer porösen Nanofaserstruktur, die mit Hydrogel gefüllt ist, für die Zelladhäsion und -differenzierung entwickelt. Die Hülle bestand aus co-elektrogesponnenem PCL/PVDF zusammen mit Gelatinefasern, die PAG-Nanopartikel enthielten, und war in Form von Kanälen gerollt. Der Kernabschnitt der Leitung war mit Chitosan/Gelatine-Hydrogelen gefüllt, die sowohl ZnO-Nanopartikel als auch PAG-Nanopartikel enthielten. Eine Probe ohne PAG und eine Probe mit 2 Gew.-%. % PAG in den Kern- und Schalenabschnitten wurden mit verschiedenen Techniken hergestellt und analysiert. Schließlich wurde die Fähigkeit hergestellter Leitungen zur Differenzierung von PC12-Zellen mithilfe von Echtzeit-PCR und Immunzytochemie untersucht.

PCL-Pellets (Mn = 80.000 g mol−1), Gelatine (Pulver aus Schweinehaut Typ A), Polyvinylidenfluorid (PVDF; Mn = 270.000 g mol−1), Anilinmonomer, Chitosan (Cs; Deacetylierung 75–85 %), Ammonium Peroxidisulfat (APS), Graphen, Natriumdodecylsulfat (SDS), fötales Rinderserum (FBS), phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS), Penicillin-Streptomycin und Trypsin-EDTA, Dey-Engeley-Neutralisierungsbrühe (DE), 4′,6 -Diamidino-2-phenylindol-dihydrochlorid (DAPI), alle wurden von Sigma-Aldrich bezogen. N,N-Dimethylformamid (DMF), Salzsäure (HCl), Eisessig, Trypton-Soja-Agar (TSA), Paraformaldehyd, Rinderserumalbumin (BSA), Ethanol, Methanol und Aceton wurden von Merck (Deutschland) bezogen. Glutaraldehydlösung (GTA; 50 %) wurde von Beijing Chemical Reagents geliefert. Dulbeccos modifiziertes DMEM/F12 wurde von Gibco Invitrogen bezogen. SYBER Green Master Mix (Pluse 2x, High ROX™, Dänemark), ZnO mit einer Reinheit von über 99,5 %, wurde von Bonyan Shimi Company, Teheran, Iran, gekauft. Antikörper (MAP2, Nestin) und PC12-Zellen wurden vom Pasteur Institute, Teheran, Iran, bezogen.

Die Polyanilin/Graphen (PAG)-Synthese wurde gemäß Lit. 8,17 durchgeführt. Dazu wurde eine Mischung aus 5 g Graphen in 100 ml HCl (1 M), die Anilinmonomer enthielt, durch 10-minütige Ultraschalldispersion hergestellt, um eine schaumige Mischung zu erhalten. Dann wurden 5,767 g SDS unter Stickstoff bei Raumtemperatur in das Gefäß gegeben, gefolgt von der Zugabe von 0,913 g APS und das Rühren wurde 6 Stunden lang fortgesetzt, bis die Farbe von milchig zu bläulich wechselte. Danach wurde der Mischung Methanol zugesetzt, um die Reaktion zu stoppen. Als nächstes wurde der Waschschritt dreimal mit Ethanol, Methanol und destilliertem Wasser wiederholt. Abschließend wurde das synthetisierte PAG 48 Stunden lang in einem Ofen bei 50 °C getrocknet.

Eine 13 % w/v PCL-Lösung in Aceton (0,65 g in 5 ml) wurde unter einem Magnetrührer bei 50 °C für 2 Stunden erhalten. In der Zwischenzeit wurden 0,95 g PVDF (19 % w/v) über einen Magnetrührer 1 Stunde lang bei Raumtemperatur in 5 ml DMF gelöst. Die PCL-PVDF-Lösung wurde durch Mischen der PCL- und PVDF-Lösungen hergestellt (Verhältnis Aceton zu DMF ~ 50:50). ) und die Mischung wurde 2 Stunden lang gerührt. Eine Lösung von 32 % w/v (1,6 g in 5 ml) Gelatine wurde ebenfalls in Essigsäure:Wasser (60:40) hergestellt. Die dispergierten 2 Gew.% Der Gelatinelösung wurden % PAG-Nanokomposit in destilliertem Wasser zugesetzt und der Mischvorgang wurde 20 Minuten lang fortgesetzt.

Der Co-Elektrospinning-Prozess wurde mit 5 ml jeder Lösung unter Verwendung einer 22-Gauge-Nadel über 8 Stunden durchgeführt. Die Elektrospinning-Parameter für jede Lösung waren wie folgt: Spritze 1 enthielt PCL/PVDF-Lösung mit einer Durchflussrate von 0,5 ml/h, einer angelegten Spannung von 13 kV und einem Abstand zwischen Spitze und Kollektor von 15 cm; und Spritze 2 mit Gelatine/PAG-Nanopartikeln, einer Durchflussrate von 0,2 ml/h, einer angelegten Spannung von 10 kV und einem Abstand zwischen Spitze und Kollektor von 16 cm. Zwei Matten mit und ohne PAG-Nanopartikel wurden elektrogesponnen und in einem Vakuumofen getrocknet.

1 % w/v Chitosan wurde in Essigsäure gelöst, gefolgt von einer einstündigen Inkubation bei 50 °C. Gleichzeitig wurde Gelatine 30 Minuten lang bei Umgebungstemperatur in destilliertem Wasser gelöst. Als nächstes wurden die Gelatinelösung und die Chitosanlösung durch magnetisches Rühren 30 Minuten lang gemischt. Dann wurden 1 % w/v ZnO-Nanopartikel durch Ultraschallbehandlung für 2 Minuten in destilliertem Wasser dispergiert und der Chitosan-Gelatine-Lösung zugesetzt. Die dispergierten 2 Gew.% % PAG-Nanokomposit in destilliertem Wasser wurde zur Chitosan-Gelatine-Lösung gegossen. Abschließend wurden Hydrogele mit und ohne 2 % w/v PAG-Nanopartikel für 24 Stunden in den Gefriertrockner gegeben.

Rechteckige Stücke elektrogesponnener Nanofasergerüste ohne und mit 2 Gew.-% PAG-Nanopartikeln wurden um ein Teflonrohr gerollt und zu einem Kanal geformt und als PAG0 bzw. PAG2 nominiert. Die Leitungen wurden 48 Stunden lang in die Kammer mit GTA-Dampf (25 G v/v) gelegt. Anschließend wurde das Ende der Leitungen mit einer Aluminiumfolie umschlossen. Die PAG0-Leitung war mit einem Hydrogel gefüllt, das Cs/Gelatine/1 Gew.-% ZnO enthielt, und wurde als PCN0 bezeichnet, während die PAG2-Leitung mit einem Hydrogel gefüllt war, das Cs/Gelatine/1 Gew.-% ZnO/2 Gew.-% PAG enthielt es wurde als PCN2 bezeichnet. Anschließend wurde auch die Oberseite beider Leitungen abgedeckt und die Leitungen für 24 Stunden in einen Gefriertrockner gelegt (Deutschland, CHRIST Alfa 1–2 LDplus). Das fotometrische Bild des Rohres mit Kern-Schale-Struktur sowie seiner Form und Größe ist in Abb. 1 dargestellt.

Das photometrische Bild des Kanals (a), die Kern-Schale-Struktur mit ihrer Größe (b).

Die Bewertung der Texturmerkmale, der Mikrostruktur des Kanals, der Zellmorphologie und der Anheftung erfolgte durch ein REM-Bildgebungsverfahren unter Verwendung des TESCAN-Geräts (Mria3, Tschechische Republik). Die funktionellen Gruppen wurden durch FTIR (Bruker, Ettlingen, Deutschland) im Bereich von 4000–4000 bewertet. 500 cm−1. Die Benetzbarkeit des elektrogesponnenen Gerüsts wurde mit einem Kontaktwinkelmessgerät (DSA25E, Kruss GmbH, Deutschland) bewertet.

In dieser Studie wurden weder Menschen noch Tiere verwendet.

Um die In-vitro-Abbaurate der Leitungen zu bestimmen, wurde jede Probe 21 Tage lang in eine 24-Well-Platte mit PBS eingetaucht. Anschließend wurde die Platte in einen Schüttelinkubator mit 60 U/min Rotation bei 37 °C gestellt. Abschließend wurde ein Filterpapier verwendet, um das restliche Wasser zu entfernen, und der In-vitro-Abbau wurde anhand von Gl. berechnet. (1).

wobei Wd und Wf das Gewicht des Querschneidens von Leitungen vor bzw. nach dem Einschwimmen in PBS waren8.

Um die piezoelektrischen Eigenschaften von Nervenleitungen zu bewerten, wurde ein mechanisch beweglicher Arm verwendet. Die Ausgangsspannung wurde aufgezeichnet, indem eine mechanische Kraft auf die Probe ausgeübt und ein elektrisches Feld erzeugt wurde. Das Instrument übt bei einer konstanten Frequenz von 1 Hz eine mechanische Belastung von etwa (1 ± 1 N) auf 1 cm2 Oberfläche der Probe aus. An der Probe wurden zwei Aluminiumfolien befestigt und die elektrische Leitfähigkeit mit einem Oszilloskop gemessen.

Die elektrische Leitfähigkeit der Proben wurde mit zwei an beiden Seiten jeder Probe befestigten Aluminiumblechen mit einem Oszilloskop gemessen, wobei die Stromstärke (I) 0,6 mA in Gleichung (1) entsprach. (2).

wobei σ, I, V und t jeweils für elektrische Leitfähigkeit (S/cm), Strom (A), Spannung (V) und Dicke (cm) stehen8,14. Die Experimente wurden dreifach durchgeführt.

Zur Sterilisation wurden die Leitungen quer durchtrennt und 60 Minuten lang in 70 %iges Ethanol getaucht. Nach dem Entfernen des Gerüsts aus Ethanol wurden die Gerüste dreimal 15 Minuten lang mit PBS gewaschen. Beide Seiten der Leitungen wurden 20 Minuten lang mit ultravioletter Strahlung sterilisiert. Um die Adhäsionskapazität zu untersuchen, wurden PC12-Zellen in Dulbeccos Modified Eagle Medium/Nährstoffmischung F-12 (DMEM/F12, GIBCO Invitrogen), ergänzt mit 10 % FBS und 1 % Antibiotikum (Penicillin-Streptomycin), geerntet und 7 Tage lang überwacht. Zur Durchführung der FESEM-Analyse wurden die Zellen bei Erreichen einer Zellkonfluenz von 80 % mit einer Dichte von 1 × 10 Zellen pro Kanal ausgesät und 24 Stunden lang mit 2,5 % Glutaraldehyd fixiert. Jeder Leitungstyp wurde mit abgestuften Ethanolkonzentrationen (50, 60, 70, 80, 90 und 100 % v/v) 5 Minuten lang dehydriert und dann unter einem Abzug getrocknet28.

Die antibakterielle Aktivität des hergestellten PAG0 und PAG2 wurde durch den Halb-McFarland-Standard29 ausgedrückt. Diese Methode basiert auf der Koloniezahleinheit (CFU) gegen Escherichia coli PTCC1399 (E. coli) und Staphylococcus aureus PTCC1112 (S. aureus) sowie als gramnegatives und grampositives Bakterium. Daher wurde eine Halb-McFarland-Suspension aus Bakterien hergestellt. Das Nanofasergerüst PAG0 und PAG2 wurde auf 7 × 7 mm geschnitten und mit einer Agarflüssigkeit versetzt, gefolgt von einer 24-stündigen Inkubation bei 37 ° C. Zur vorgesehenen Kontaktzeit wurde jeder Probe DE-Neutralisator in einer Verdünnung von 1:10 zugesetzt und die Probe 1 Minute lang beschallt. Anschließend wurde die Suspension in TSA-Medium kultiviert und die Platten 34 Stunden lang inkubiert. Am Ende wurde die Anzahl lebensfähiger Bakterienkolonien gezählt. Die folgende Gleichung wurde zur Bewertung der antibakteriellen Aktivität verwendet.

Dabei sind CFUcontrol und CFUsample die durchschnittliche Anzahl der Bakterien im PAG0 bzw. im PAG2.

Die Gesamt-RNA-Extraktion aus PC12-Zellen wurde mit einem RNA-Isolierungskit (Taiwan, Favorgen, Total RNA Extraction Mini Kit) durchgeführt. Ein cDNA-Synthesekit (Thermo Scientific, USA) wurde verwendet, um Gesamt-RNA in cDNA umzuwandeln. Echtzeit-PCR-Reaktionen wurden mit SYBR Green Master Mix (Amplicon RealQ Plus 2x, High ROX™, Dänemark) durchgeführt. Für Echtzeit-PCR wurden alle Reaktionen unter identischen Bedingungen durchgeführt, einschließlich 40 Amplifikationszyklen mit Denaturierung bei 95 °C für 30 s, Glühen bei 60 °C für 20 s und 30 s lange Dehnung bei 72 °C für 40 Zyklen. Zur Bestimmung der Spezifität jedes Primersatzes wurden Schmelzkurvenanalyse und Gelelektrophorese eingesetzt. Die Expression von Zielgenen (Nestin und Mikrotubuli-assoziiertes Protein 2 (MAP2)) wurde nach Normalisierung mit dem β-Actin-Housekeeping-Gen und der 2−∆∆CT-Methode berechnet28. Spezifische Primersequenzen für jedes Gen sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

PC12-besiedelte Leitungen wurden nach 21-tägiger Inkubation analysiert, um Nestin- und Map2-Proteinmarker durch ICC zu exprimieren. Die Leitungen wurden mit PBS gewaschen und mit Paraformaldehyd 4 % bei 4 °C fixiert, wobei Paraformaldehyd zweimal mit PBS expremiert wurde. Die immobilisierten Zellen wurden 45 Minuten lang in Ziegenserum getaucht. Anschließend wurden sie 5 Minuten lang in Triton-Lösung (4 %) getaucht. Primäre Nestin-Antikörper und MAP2 (Pasture Institute, Teheran, Iran) wurden über Nacht bei 4 °C inkubiert und zweimal mit PBS gewaschen. Abschließend wurde 4,6-Diamidino-2-phenylindol (DAPI, Sigma-Aldrich) zur Markierung der Zellkerne zugegeben und 30 s lang inkubiert. Sie wurden zweimal mit PBS gewaschen. Fluoreszenzmikroskopie (FV500, Olympus Fluoview, Japan) wurde verwendet, um Immunfluoreszenzbilder zu erhalten30,31.

Alle Daten wurden mit GraphPad Prism Version 9.0.0 mit dem einfaktoriellen ANOVA-Test analysiert. Die Daten wurden als Mittelwert ± Standardabweichung (SD) von drei Experimenten ausgedrückt. P-Werte unter 0,05 wurden als statistisch signifikant angesehen.

Um die Oberflächenmorphologie der vorgeschlagenen Leitung zu bestimmen, verwendeten wir die SEM-Bildgebungstechnik. Die mikroskopische Aufnahme von PAG0 und PAG2 ist in Abb. 2a, b dargestellt. Wie man sehen kann, hatten die vorbereiteten Fasern eine glatte und gleichmäßige Struktur ohne Spuren von Perlen. Das rechte Feld von Abb. 1a, b zeigt den durchschnittlichen Durchmesser von Nanofasern, wobei der durchschnittliche Durchmesser von PAG0 und PAG2 420 ± 112 nm bzw. 198 ± 91 nm betrug.

FESEM-Aufnahmen und der mittlere Faserdurchmesser der Nanofaserhülle PAG0 (a), PAG2 (b). FTIR-Spektren von PAG0- und PAG2-Fasermatten (Leitungshülle) (c); der durchschnittliche Kontaktwinkel von PAG2 (Leitungsmantel) (d); FESEM-Aufnahmen des CS-GEL/ZnO (1 %)/PAG (2 %)-Hydrogels (e).

FTIR-Spektren der Leitungshülle (PAG0 und PAG2) sind in Abb. 2c dargestellt. Der Peak bei 3400 cm−1 wurde der N-H-Streckung zugeschrieben. Die Banden im Bereich von 1500–1600 cm−1 beziehen sich auf die C-N-Streckung der Benzole und Chinonverbindungen aufgrund des Vorhandenseins von PAG-Nanokomposit in der Hülle der PAG2-Leitung4. Die PCL-Peaks wurden bei 1240 cm−1 (asymmetrische C-O-C-Streckung) und bei 2932 cm−1 (asymmetrische CH2-Streckung) beobachtet. Es wurde festgestellt, dass die Gelatinebanden bei 3400 cm-1, 1540 cm-1 und 1240 cm-1 lagen und der N-H-Streckung, der C-N-Streckung bzw. der N-H-Streckung zugeordnet wurden. Die mit β-PVDF verbundenen Banden wurden auch bei 879 cm-1 und 1237 cm-132,33 in beiden Leitungen (PAG0 und PAG2) nachgewiesen. Der Kontaktwinkel der Leitung mit 2 Gew.-% PAG betrug etwa 55° ± 1°, was weniger als 90° ist, was die hydrophile Eigenschaft der hergestellten Leitung bestätigt, wie in Abb. 2d dargestellt.

REM-Bilder des CS/Gelatine-Hydrogels, das PAG und ZnO enthält, sind in Abb. 2e dargestellt.

Abbildung 3 zeigt die In-vitro-Abbaurate von hergestellten Leitungen. Es ist offensichtlich, dass es einen signifikanten Unterschied zwischen der biologischen Abbaurate von PCN0 und PCN2 gibt. Die geringere Abbaurate von PCN2 als die von PCN0 könnte auf das Vorhandensein von PAG-Nanokompositen in den Kern- und Schalenabschnitten von PCN2 zurückgeführt werden.

Abbau der Leitung ohne und mit 2 Gew.-% PAG-Nanopartikeln (PCN0, PCN2) nach 3, 7 und 21 Tagen. Die erhaltenen Ergebnisse werden als Mittelwert ± Standardabweichung von mindestens drei Wiederholungen dargestellt. *p < 0,05, ***p < 0,001.

Viele Forschungsbemühungen deuten darauf hin, dass elektrische Reize eine entscheidende Rolle bei der Steuerung von Zellfunktionen wie Proliferation, Differenzierung und Migration spielen5,11. Die Verwendung piezoelektrischer Materialien bietet eine gute Möglichkeit, auf nicht-invasive Weise eine lokale elektrische Stimulation im Körper zu induzieren34.

Die piezoelektrischen Eigenschaften und die elektrische Leitfähigkeit der PCN0- und PCN2-Leitungen sind in Abb. 4 bzw. Tabelle 2 angegeben. Die Ausgangsspannung betrug 400,3 ± 99 für PCN0 und 1000,3 ± 100 für PCN2. Darüber hinaus gibt es einen signifikanten Unterschied zwischen der elektrischen Leitfähigkeit von PCN0 und PCN2. Der Einbau von 2 % PAG-Nanokomposit in die Leitung führt zu einer deutlichen Erhöhung der Ausgangsspannung und der elektrischen Leitfähigkeit.

Die Wirkung von PAG-Nanokomposit auf die Ausgangsspannung der Leitung (PCN0 vs. PCN2).

Die Zellmorphologie und die Anlagerung von PC12, das auf den hergestellten PCN0- und PCN2-Kanälen ausgesät wurde, wurden anhand von SEM-Bildern nach 21 Tagen untersucht. Bei beiden Proben ist eine geeignete Anlagerung von Zellen zu beobachten (Abb. 5). Allerdings ist die Zellausbreitung auf der Oberfläche der Leitung bei PCN2 ausgeprägter als bei PCN0. Zellen bilden lange zytoplasmatische Zweige und interagieren mit Porenwänden über die Nanofasern der Gerüste hinweg. Es wurde festgestellt, dass Zellen in wünschenswerten Umgebungen längliche Formen aufweisen, was ein Zeichen für die Biokompatibilität spezifischer Oberflächen gegenüber der Zellanhaftung sein könnte35. Es scheint, dass das Vorhandensein von 2 Gew.-% PAG-Nanokomposit im neuronalen Führungskanal erheblich zum Wachstum und zur Adhäsion von PC12-Zellen beitrug.

FESEM-Aufnahmen der PC12-Zelladhäsion und -Proliferation auf den PCN0- (a) und PCN2-Kanälen (b).

Die Wirkung von PAG-Nanokomposit auf die antibakteriellen Eigenschaften von Fasergerüsten wurde mit der CFU-Methode gegen beide Stämme von Staphylococcus aureus und E. coli untersucht, wie in Abb. 6 dargestellt. Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, dass PAG2 das Wachstum um 25 % bzw. 51 % hemmt Bakterienstämme Staphylococcus aureus und E. coli im Vergleich zu PAG0. Materialien auf Graphenbasis können aufgrund ihrer geringen Größe, ihrer funktionellen Gruppen, des Vorhandenseins freier Elektronen und der scharfen Kanten der Graphen-Nanoblätter mit Bakterienzellen interagieren und deren Wachstum verhindern11. Es ist offensichtlich, dass eine solche Leitung antibakterielle Eigenschaften hat, die für den Einsatz im Tissue Engineering von Vorteil wären.

Antibakterieller Test des Nanofasergerüsts PAG0 und PAG2 ohne und mit 2 % PAG-Nanokomposit in der Schalenstruktur.

Um die Wirkung von PAG-Nanokomposit auf die Zelldifferenzierung zu untersuchen, wurden Gene im Zusammenhang mit der neuronalen Differenzierung durch quantitative Echtzeit-PCR-Analyse analysiert und eine Immunzytochemie (DAPI-Färbung) durchgeführt. Abbildung 7 zeigt die Nestin- und MAP2-Genexpression unter der Wirkung von PCN0- und PCN2-Kanälen. Die Ergebnisse der Nestin-Genexpression in Zellen, die an beiden Leitungen hafteten, waren signifikant höher als in Kontrollzellen (p < 0,001). Es wurde auch festgestellt, dass die MAP2-Genexpression deutlich höher war, wenn Zellen an PCN2 als an PCN0 anhafteten. Allerdings war der Effekt von PCN2 auf die MAP2-Genexpression signifikanter (p < 0,001).

Nestin-Genexpression in den differenzierten PC12-Zellen auf den neuronalen Leitungskanälen PCN0 und PCN2 (a); MAP2-Genexpression in den differenzierten PC12-Zellen auf den neuronalen Leitungskanälen PCN0 und PCN2 (b). Die erhaltenen Ergebnisse werden als Mittelwert ± Standardabweichung von mindestens drei Wiederholungen dargestellt. *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001.

Das Ergebnis der DAPI-Färbung ist in Abb. 8 dargestellt. Es wurde festgestellt, dass PCN2 im Vergleich zu PCN0 effizienter höhere Konzentrationen der neurogenen Proteine Nestin und MAP2 induzieren kann. Darüber hinaus zeigte die Co-Lokalisierung von DAPI, dass PCN2 im Vergleich zu PCN0 eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit aufweist. Dies könnte auf das Vorhandensein von 2 Gew.-% PAG in den Kern- und Mantelabschnitten der Leitung zurückgeführt werden, was sowohl die elektrischen als auch die piezoelektrischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs fördert.

Immunfärbungsmikroskopische Aufnahmen von PC12-Zellen, die auf dem PCN0-Leitungskanal (neuraler Führungskanal ohne PAG-Nanokomposit) und dem PCN2-Leitungskanal (neuraler Führungskanal mit 2 Gew.-% PAG-Nanokomposit in Kern- und Schalenstruktur) kultiviert wurden.

Geschädigte Nerven im Nervensystem haben eine begrenzte Fähigkeit zur spontanen Regeneration1,2. Dies führt oft zu dauerhaften Behinderungen und daher ist es wichtig, verletzte Nerven zu regenerieren, um die Funktion des Nervensystems wiederherzustellen. Die schwache intrinsische Regenerationsfähigkeit des Nervensystems erfordert die Entwicklung eines neuartigen Ansatzes, der die Nervenreparatur und -regeneration induzieren kann. Tissue Engineering hat zellbasierte Methoden bereitgestellt, um therapeutische Einschränkungen zu verringern36. Der Versuch, ein biologisch abbaubares und biokompatibles Gerüst mit der gewünschten Porosität aus natürlichen und synthetischen Polymeren für das Wachstum, die Proliferation und die Differenzierung von Zellen herzustellen, ist sehr vielversprechend. Das NGC bietet ein stabiles und längliches Werkzeug mit einer ähnlichen Struktur wie ECM, um das Wachstum von Axonen zum Zweck der Herstellung synaptischer Verbindungen zu unterstützen37. Ziel dieser Studie war es, die Wirkung von PAG-Nanokompositen auf die PC12-Differenzierung und die daraus resultierende Nervenerneuerung zu untersuchen. In diesem Zusammenhang haben wir eine neuartige Kern/Schale-Struktur synthetisiert, die faszinierende Eigenschaften als Nervenleitung aufweist. PCL, PVDF, Gelatine und PAG waren die Hauptbestandteile der Kanalfaserhülle. Währenddessen bildeten Chitosan und Gelatine das Hydrogel und integrierten PAG- und ZnO-Nanopartikel als Kernabschnitt der Leitung. PCL ist biokompatibel und biologisch abbaubar und sorgt für Integrität und mechanische Eigenschaften der Schale8,30. Seine schlechten biologischen Eigenschaften und Hydrophobie können jedoch durch die Verwendung eines natürlichen Polymers wie Gelatine ausgeglichen werden8. Chitosan (Cs) ist eine natürliche, biokompatible und biologisch abbaubare Substanz mit antibakteriellen Eigenschaften14,16. Allerdings ist die Bioaktivität von CS schwach und daher werden biologisch aktive Materialien wie Gelatine beigemischt8. PVDF als bekannte piezoelektrische organische Plattform ist leicht, biokompatibel, flexibel und elektroaktiv38. ZnO ist ein piezoelektrisches Material mit der Fähigkeit, als Reaktion auf äußere mechanische Stimulation Elektrizität zu erzeugen. Darüber hinaus findet es aufgrund seiner umweltfreundlichen, ungiftigen, antibakteriellen und proangiogenen Eigenschaften eine erweiterte Anwendung im biomedizinischen Bereich21. Die Verwendung von PVDF in der faserigen Hülle und die Zugabe von ZnO-Nanopartikeln zum Hydrogel sorgen für piezoelektrische Eigenschaften in der Hülle und Kernstruktur der Leitung. Viele Forscher haben gezeigt, dass die elektrische Leitfähigkeit von PAG einen signifikanten Einfluss auf die Adhäsion, das Wachstum, die Migration und die Differenzierung von Nervenzellen hat6,23.

REM-Aufnahmen zeigten, dass der Einbau von PAG den Faserdurchmesser der Fasern verringerte. Dies kann auf eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit zurückzuführen sein. Das Vorhandensein von PAG-Nanokomposit könnte sich auch positiv auf die Herstellung glatter elektrogesponnener Fasern auswirken. Darüber hinaus könnte die Zugabe von PAG zu einer Verringerung der biologischen Abbaubarkeit der Leitung führen. Genauer gesagt waren PAG-Nanokomposite in der Lage, einen vorzeitigen Abbau des Kanals zu verhindern, was das Zellwachstum und das Überleben auf dem Kanal effektiv verbessern kann8. Der antibakterielle Test ergab, dass die hergestellte Leitung die Kolonie von S. aureus- und E. coli-Bakterien reduzieren konnte. Es zeigte sich, dass PCN2 eine vielversprechende elektrische Leitfähigkeit sowie piezoelektrische Eigenschaften aufweist, was zu einer Verbesserung der Nervenleitfunktion der Leitung führt. Das interessanteste Ergebnis dieser Studie waren die erhöhten Gen- und Proteinspiegel spezifischer neuronaler Marker wie Nestin und MAP2 unter der Wirkung des PAG-Nanokomposits. Die aktive Expression von Nestin und MAP2 während des neuronalen Differenzierungsprozesses wurde in früheren Studien berichtet39,40,41. Nestin, der gebräuchliche Name für neuroepitheliales Stammzellprotein, ist ein Zwischenfilament, von dem angenommen wird, dass es in hohem Maße mit Schlüsselfunktionen von Stammzellen wie Selbsterneuerung, Differenzierung, Proliferation und Migration zusammenhängt39. Insbesondere ist die Nestin-Genexpression vorübergehend und wird hauptsächlich während der Gewebeentwicklung oder bei pathologischen Zuständen hervorgerufen, um die Geweberegeneration zu fördern42. MAP2 ist reichlich im Zellkörper und in den Dendriten von Neuronen lokalisiert und trägt wesentlich zum Nervenwachstum und zur synaptischen Plastizität bei43. Ein wichtiger Teil des Neurogeneseprozesses ist der Aufbau von Mikrotubuli, bei dem MAP2 eine entscheidende Rolle bei der Neuritenbildung spielt, die sich zu Dendriten und Axonen weiterentwickeln kann42. MAP2 wurde in der reifen Nervenzelle gefunden, was auf eine geringe MAP2-Genexpression in frühen Differenzierungsstadien hinweist42. Somit zeigt die in dieser Studie beobachtete erhöhte Expression und Proteinmenge von MAP2, dass das PAG2-Nanokomposit in der Lage war, die neuronale Differenzierung und Reifung des Conduit zu fördern. Es ist interessant festzustellen, dass das Genexpressionsniveau von Nestin und MAP2, als bekannte Marker der neuronalen Differenzierung, nach dem Prozess der neuronalen Differenzierung und Reifung deutlich herunterreguliert wird42. Dies bedeutet, dass diese Gene in Gegenwart eines Differenzierungsstimulus aktiviert werden und die Verabreichung des leitfähigen Kanals dabei sowohl Nestin- als auch MAP2-Marker effektiv rekrutieren und folglich die Differenzierung von PC12-Zellen induzieren könnte. Die signifikante Wirkung von PAG-Nanokompositen im Nervenleitungskanal auf das Wachstum, die Adhäsion und die Differenzierung von PC12-Zellen ist ein Beweis für die außergewöhnliche Fähigkeit von PAG-Nanokompositen auf die Nervenleitung und kann eine günstige Option für die Reparatur und Erneuerung des Nervensystems im Gewebe sein Maschinenbau.

Um auf die zu Beginn dieser Studie aufgestellte Hypothese zurückzukommen, lässt sich nun feststellen, dass die Kern/Hülle-Struktur der PCN2-Leitung mit elektrischer Leitfähigkeit und piezoelektrischen Eigenschaften ein hohes Potenzial für die Nervenreparatur und -regeneration besitzt. Das offensichtlichste Ergebnis dieser Studie ist, dass der PCN2-Kanal die Fähigkeit besitzt, Zelldifferenzierung und Nervenrekonstruktion zu induzieren. Diese Studie hat zu unserem Verständnis der Rolle und des Beitrags von PAG-haltigen Leitungen im Nervenregenerationsprozess beigetragen. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um die Funktion und das klinische Ergebnis des PCN2-Conduit besser zu verstehen.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

Gao, Z. et al. Wiederherstellung nach Verletzungen des Zentralnervensystems: Neuronale Mechanismen und translatorische Anwendungen der motorischen Wiederherstellung. Neurosci. Stier. 38, 1569–1587 (2022).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Lopes, B. et al. Behandlungen und Fortschritte bei peripheren Nervenverletzungen: Eine Gesundheitsperspektive. Int. J. Mol. Wissenschaft. 23, 918 (2022).

Artikel PubMed PubMed Central Google Scholar

Behtaj, S., Ekberg, JAK & St John, JA Fortschritte bei elektrogesponnenen Nervenleitkanälen zur technischen Neuralregeneration. Pharmazie 14, 219 (2022).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mohammadi, M., Ramazani SaadatAbadi, A., Mashayekhan, S. & Sanaei, R. Leitfähiger Mehrkanal-PCL/Gelatine-Kanal mit einstellbaren mechanischen und strukturellen Eigenschaften für die Regeneration peripherer Nerven. J. Appl. Polym. Wissenschaft. 137, 49219 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Bayat, A. & Ramazani, SAA Biokompatible leitfähige Alginat/Polyanilin-Graphen-Neuralleitungen, hergestellt unter Verwendung einer einfachen Lösungsextrusionstechnik. Int. J. Polym. Mater. Polym. Biomaterial. 70, 486–495 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Soleimani, M., Mashayekhan, S., Baniasadi, H., Ramazani, A. & Ansarizadeh, M. Design und Herstellung leitfähiger Nanofasergerüste für die Neuralgewebetechnik: Prozessmodellierung mithilfe der Reaktionsoberflächenmethodik. J. Biomater. Appl. 33, 619–629 (2018).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Kang, NU, Lee, SJ & Gwak, SJ Herstellungstechniken von Nervenleitkanälen zur Nervenregeneration. Yonsei Med. J. 63, 114–123 (2022).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Artikel CAS Google Scholar

Wang, L., Wu, Y., Hu, T., Ma, P. & Guo, B. Ausgerichtete leitfähige biomimetische Kern-Schale-Gerüste auf Basis von Nanofasergarnen/Hydrogel für eine verbesserte Ausrichtung und Verlängerung des 3D-Neuritenwachstums. Acta Biomater. 96, 175–187 (2019).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Yan, Y. et al. Implantierbare Nervenleitkanäle: Materialkombinationen, multifunktionale Strategien und fortschrittliche technische Innovationen. Bioakt. Mater. 11, 57–76 (2022).

Artikel ADS PubMed Google Scholar

Heidari, M., Bahrami, SH, Ranjbar-Mohammadi, M. & Milan, PB Intelligente elektrogesponnene Nanofasern mit PCL/Gelatine/Graphenoxid für die Anwendung im Nervengewebe-Engineering. Mater. Wissenschaft. Ing. C 103, 109768 (2019).

Artikel CAS Google Scholar

Dulnik, J., Kołbuk, D., Denis, P. & Sajkiewicz, P. Die Wirkung eines Lösungsmittels auf die zelluläre Reaktion auf elektrogesponnene PCL/Gelatine- und PCL/Kollagen-Nanofasern. EUR. Polym. J. 104, 147–156 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, S. et al. Ein mit neuralen Stammzellen beladenes Mehrkanal-Kollagengerüst zur Reparatur von Rückenmarksverletzungen. Neuronale Regeneration. Res. 16, 2284 (2021).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mohseni, M., Delavar, F. & Rezaei, H. Das piezoelektrische Gel-Faser-Partikel-Substrat, das kurze PVDF-Chitosan-Gelatine-Nanofasern und mesoporöse Silica-Nanopartikel mit erhöhter antibakterieller Aktivität als Potenzial für Wundauflagenanwendungen enthält. J. Macromol. Wissenschaft. Teil A 58, 694–708 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Yilmaz Atay, H. Antibakterielle Aktivität von Systemen auf Chitosanbasis. Funktion. Chitosan 6, 457–489. https://doi.org/10.1007/978-981-15-0263-7_15 (2020).

Artikel Google Scholar

Rakhshaei, R., Namazi, H., Hamishehkar, H., Kafil, HS & Salehi, R. In situ synthetisiertes Chitosan-Gelatine/ZnO-Nanokomposit-Gerüst mit Arzneimittelabgabeeigenschaften: Höhere antibakterielle und geringere zytotoxische Wirkung. J. Appl. Polym. Wissenschaft. 136, 47590 (2019).

Artikel Google Scholar

Mohseni, M., Ramazani, SAA, Shirazi, HF & Nemati, NH Vorbereitung und Charakterisierung selbstelektrischer Reize, leitfähiger Gellan-basierter Nanogerüste zur Nervenregeneration, die gehackte, kurzgesponnene Nanofasern aus PVDF/MCM41 und Polyanilin/Graphen-Nanopartikel enthalten: Physikalisch, mechanisch und morphologische Studien. Int. J. Biol. Makromol. 167, 881–893 (2021).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Sarker, M., Naghieh, S., McInnes, AD, Schreyer, DJ & Chen, X. Strategisches Design und Herstellung von Nervenführungskanälen für die Regeneration peripherer Nerven. Biotechnol J 13, e1700635 (2018).

Artikel PubMed Google Scholar

Rasti Boroojeni, F. et al. Bioinspiriertes Nanofasergerüst zur Differenzierung von aus dem Knochenmark stammenden neuralen Stammzellen zu Oligodendrozyten-ähnlichen Zellen: Design, Herstellung und Charakterisierung. Int. J. Nanomed. 15, 3903–3920 (2020).

Artikel Google Scholar

Cheng, Y. et al. 3D-strukturierte, energieautarke PVDF/PCL-Gerüste für die Regeneration peripherer Nerven. Nano Energy 69, 104411 (2020).

Artikel CAS Google Scholar

Ma, J., Zhang, Q., Lin, K., Zhou, L. & Ni, Z. Piezoelektrische und optoelektronische Eigenschaften von Elektrospinning-Hybrid-PVDF- und ZnO-Nanofasern. Mater. Res. Express 5, 035057 (2018).

Artikel ADS Google Scholar

Liang, L. et al. Piezotronischer Effekt bestimmte neuronenähnliche Differenzierung erwachsener Stammzellen, angetrieben durch Ultraschall. Nano Energy 90, 106634 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Mohseni, M., Ramazani, SAA, Farshad, HS & Nemati, NH Vorbereitung und Charakterisierung selbstelektrischer Reize, leitfähiges Gellan-basiertes Nanogerüst zur Nervenregeneration, das gehackte kurzgesponnene Nanofasern aus PVDF/MCM41 und Polyanilin/Graphen-Nanopartikel enthält: Physikalisch, mechanisch und morphologische Studien. Int. J. Biol. Makromol. 167, 881–893 (2021).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Zhao, J. et al. Flexible PVDF-Nanogenerator-gesteuerte Bewegungssensoren zur Verfolgung und Überwachung der Bewegungsenergie des menschlichen Körpers. J. Mater. Wissenschaft. Mater. Elektron. 32, 14715–14727 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Zaarour, B. & Liu, W. Verbesserte piezoelektrische Leistung elektrogesponnener PVDF-Nanofasern durch Regulierung der Lösungsmittelsysteme. J. Eng. Fasern Fabr. 17, 15589250221125436 (2022).

CAS Google Scholar

Najmoddin, N., Hasanzadeh, A., Nejad, SMS & Ghalandari, B. Synthese und Charakterisierung von auf Graphenoxid dekoriertem Zinkoxid: Morphologieauswahl und biologische Bewertung. J. Aust. Ceram. Soc. 58, 1685–1700 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Oprea, D., Sanz, CG, Barsan, MM & Enache, TA in Biosensors, Band 12 (2022).

Saudi, A. et al. Förderung der Proliferation und Differenzierung neuronaler Zellen durch den Einbau von Lignin in elektrogesponnene Poly(vinylalkohol)- und Poly(glycerinsebacat)-Fasern. Mater. Wissenschaft. Ing. C Mater. Biol. Appl. 104, 110005 (2019).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Abadehie, FS et al. Lawsone-verkapselte Chitosan/Polyethylenoxid-Nanofasermatte als potenzieller antibakterieller biobasierter Wundverband. Ing. Regen. 2, 219–226 (2021).

Google Scholar

Ebrahimi, Z., Irani, S., Ardeshirylajimi, A. & Seyedjafari, E. Verbesserte osteogene Differenzierung von Stammzellen durch 3D-gedruckte PCL-Gerüste, die mit Kollagen und Hydroxylapatit beschichtet sind. Wissenschaft. Rep. 12, 12359 (2022).

Artikel ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Artikel CAS Google Scholar

Kitsara, M. et al. Permanent hydrophile, piezoelektrische PVDF-Nanofasergerüste, die die elektromechanische Stimulation von Osteoblasten ohne fremde Hilfe fördern. Nanoscale 11, 8906–8917 (2019).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Shi, K., Sun, B., Huang, Nano Energy 52, 153–162 (2018).

Artikel CAS Google Scholar

Yang, J. et al. Piezoelektrische Nanogeneratoren auf Basis von elektrogesponnenen Graphenoxid/PVDF-Nanofasern mit verbesserter Leistung durch In-situ-Reduktion. Mater. Heute Komm. 26, 101629 (2021).

Artikel CAS Google Scholar

Bakhtiary, N., Pezeshki-Modaress, M. & Najmoddin, N. Nasselektrospinnen von nanofaserigen magnetischen Verbund-3D-Gerüsten für eine verbesserte neuronale Differenzierung von Stammzellen. Chem. Ing. Wissenschaft. 264, 118144 (2022).

Artikel CAS Google Scholar

Nagappan, PG, Chen, H. & Wang, D.-Y. Neuroregeneration und Plastizität: Ein Überblick über die physiologischen Mechanismen zur Erzielung einer funktionellen Erholung nach einer Verletzung. Mil. Med. Res. 7, 30 (2020).

PubMed PubMed Central Google Scholar

Lee, HS et al. Entwicklung eines regenerativen porösen PLCL-Nervenführungskanals mit quellbarem Mikrorillen-Oberflächenmuster auf Hydrogelbasis mittels 3D-Druck. Acta Biomater. 141, 219–232 (2022).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Sahrayi, H. et al. Kalte atmosphärische Plasmamodifikation und elektrische Leitfähigkeitsinduktion in Gelatine/Polyvinylidenfluorid-Nanofasern für die Neuralgewebetechnik. Artif. Organe 46, 1504–1521 (2022).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Bernal, A. & Arranz, L. Nestin-exprimierende Vorläuferzellen: Funktion, Identität und therapeutische Implikationen. Zelle. Mol. Lebenswissenschaft. CMLS 75, 2177–2195 (2018).

Artikel CAS PubMed Google Scholar

Bott, CJ et al. Nestin in unreifen embryonalen Neuronen beeinflusst die Morphologie des Axon-Wachstumskegels und die Semaphorin3a-Empfindlichkeit. Mol. Biol. Zelle 30, 1214–1229 (2019).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

DeGiosio, RA et al. Mehr als ein Marker: Mögliche pathogene Funktionen von MAP2. Vorderseite. Mol. Neurosci. 15, 974890 (2022).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Chen, YW et al. Additive Fertigung von nervendezellularisierten, extrazellulären Matrix enthaltenden Polyurethankanälen für die periphere Nervenregeneration. Polymers 11(10), 1612. https://doi.org/10.3390/polym11101612 (2019).

Artikel CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

D'Andrea, M., Howanski, R. & Saller, C. MAP2 IHC-Nachweis: Ein Marker für Antigenität in ZNS-Geweben. Biotechnologie. Histochem. 92, 363–373 (2017).

Artikel PubMed Google Scholar

Referenzen herunterladen

Abteilung für Biomedizintechnik, Zweigstelle Wissenschaft und Forschung, Islamische Azad-Universität, Teheran, Iran

Hamideh Javidi & Najmeh Najmoddin

Abteilung für Chemie- und Erdöltechnik, Technische Universität Sharif, Teheran, Iran

Ahmad Ramazani Saadatabadi

Abteilung für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Sharif University of Technology, Teheran, Iran

SK Sadrnezhaad

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HJ: Methodik, Untersuchung, Ressourcen und Software, Schreiben – Originalentwurf. ARSA: Supervision, Konzeptualisierung, Überprüfung und Bearbeitung. SKS: Betreuung, Überprüfung und Bearbeitung. NN: Interpretation von Daten, Überprüfung und Bearbeitung.

Korrespondenz mit Ahmad Ramazani Saadatabadi oder Najmeh Najmoddin.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Javidi, H., Ramazani Saadatabadi, A., Sadrnezhaad, SK et al. Leitfähiger Nervenkanal mit piezoelektrischen Eigenschaften für eine verbesserte PC12-Differenzierung. Sci Rep 13, 12004 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-38456-4

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Eingegangen: 28. Januar 2023

Angenommen: 08. Juli 2023

Veröffentlicht: 25. Juli 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-38456-4

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