噴墨打印是一種有效的支架成型方法，該技術(shù)在神經(jīng)組織工程精密支架的制備中具有*大的應(yīng)用前景。周圍神經(jīng)損傷占世界創(chuàng)傷損傷的2.8%，主要是擠壓、穿刺、牽引、電擊和振動損傷，這些傷害影響到全世界數(shù)以百萬計的人，導(dǎo)致人們的預(yù)期壽命縮短并增加社會和經(jīng)濟負擔。雖然受傷的神經(jīng)有再生的能力，但需要外部治療干預(yù)以確保適當?shù)挠希虼?，用于引?dǎo)神經(jīng)細胞附著、排列和增殖的工程神經(jīng)支架的研制受到了極大的關(guān)注。英國謝菲爾德大學(xué)化學(xué)與生物工程系招秀伯教授課題組，利用一種自組裝肽作為細胞吸引劑，并以再生絲素（RSF）作為排斥劑，利用Inkjet噴墨打印技術(shù)對神經(jīng)元PC12細胞進行圖形化處理，來指導(dǎo)神經(jīng)元細胞的生長。
制造支架來引導(dǎo)神經(jīng)元細胞的生長是一個挑戰(zhàn)，細胞圖像化處理是一項重要的技術(shù)，它能幫助研究人員準確地將細胞群定位到基底上的指定區(qū)域，并促進復(fù)雜生物系統(tǒng)的設(shè)計，以研究細胞行為如細胞排列、細胞間相互作用、細胞與環(huán)境相互作用及藥物篩選等應(yīng)用。因此，一種能夠快速制造有圖案的支架/底物的技術(shù)是必不可少的。謝菲爾德大學(xué)招秀伯教授課題組在“Patterning the neuronal cells via inkjet printing of self-assembled peptides on silk scaffolds”（發(fā)表于《Progress In Natural Science：materials International》）的研究中，采用自組裝I3QGK肽納米纖維通過旋轉(zhuǎn)涂層和噴墨打印的方法將其覆在帶負電荷的RSF膜上以引導(dǎo)細胞附著，然后將大鼠嗜鉻細胞瘤神經(jīng)元（PC12）細胞作為神經(jīng)元分化和神經(jīng)突起形成的體外模型，研究了圖案化表面上PC12細胞的細胞附著、活力和表型。實驗材料主要為家蠶繭（西南大學(xué)）、合成肽AC-I3QGK-NH2（GL Biochem）、PC12神經(jīng)元細胞來源于HPA培養(yǎng)物及其他化學(xué)試劑。蠶繭通過洗滌、煮沸沖洗流程后去除絲膠，將脫膠后的絲素在60℃的烘箱中干燥2天后進行透析并離心得到RSF，將處理后的合成肽以及RSF通過旋涂設(shè)備涂覆在干凈的玻片上，使用MicroFab Jetlab 4 XL系列噴墨打印設(shè)備，以90V、300Hz的電壓參數(shù)噴墨打印直線及謝菲爾德大學(xué)標志，打印后進行細胞培養(yǎng)。▲ 圖1 通過旋涂和噴墨打印在RSF基板上制造微圖案，以及在圖案表面附著細胞經(jīng)過細胞計數(shù)、染色實驗及數(shù)據(jù)統(tǒng)計等測試步驟，可以得出，支架的表面形貌對細胞粘附有顯著影響，為了建立支架表面形貌和細胞附著之間的關(guān)系，使用原子力顯微鏡來表征RSF/I3QGK的形貌，如圖2。
▲ 圖2 不同表面及RSF/I3QGK比例的AFM圖像
并且，研究表面細胞活性也與表面形貌以及RSF/I3QGK比例有關(guān)，如圖三所示，總體來說，隨著I3QGK濃度的增加，附著在表面的細胞數(shù)量也會增大，但是當I3QGK濃度增加到5mg/ml時，細胞數(shù)量略有減少（圖3g），部分區(qū)域無細胞附著，這可能是由于當使用高濃度的肽溶液進行表面涂層時，堆疊的納米纖維脫離（圖2g），這意味著生物力學(xué)因素也起著重要作用，當表面有更多的肽纖維時，一些肽纖維在染色后的緩沖洗液中會發(fā)生黏結(jié)松散和脫落。由此可以假定RSF/I3QGK為神經(jīng)元細胞的附著和增值提供了一個*好的解決方案，**的涂層I3QGK濃度約為3-4mg/ml。▲ 圖3 不同表面及RSF/I3QGK比例的細胞活性神經(jīng)元細胞對齊在軸突再生中起著至關(guān)重要的作用，是神經(jīng)組織工程的一個關(guān)鍵方面，Inkjet打印是一種新興的技術(shù)，可以以非接觸方式用于生物材料的微觀圖案制備，因此本研究中被用于在RSF涂層基底上繪制肽納米纖維圖案，如謝菲爾德大學(xué)的標志（圖4），隨著打印層數(shù)的增加，附著的細胞數(shù)量也會增加，說明PC12細胞在RSF/I3QGK上的增值與附著取決于附在表面的納米肽纖維的數(shù)量，細胞的排列在細胞分化、細胞微環(huán)境和細胞與細胞相互作用中起著主導(dǎo)地位。 ▲ 圖4 通過Inkjet制備肽納米的纖維謝菲爾德大學(xué)校徽綜上所述，合成肽I3QGK可以動態(tài)地自組裝成納米纖維，通過電荷作用將其涂覆或打印到RSF支架上，改善神經(jīng)元細胞的附著和分化以及神經(jīng)突的生長。此外RSF/I3QGK對PC12神經(jīng)元細胞具有較低的細胞毒性，噴墨打印能夠?qū)⒐δ苄噪募{米纖維墨水沉積成復(fù)雜的圖案，并促進組織工程應(yīng)用中的細胞排列，為進一步分析體外細胞功能（如軸突發(fā)育）提供了一種方法。參考文獻：
[1] Sun W , Zhang Y , Gregory D A , et al. Patterning the neuronal cells via inkjet printing of self-assembled peptides on silk scaffolds[J]. Progress in Natural Science, 2020, 30(5).
