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?chē)窠?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(dòng)損傷，這些傷害影響到全世界數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的人，導(dǎo)致人們的預(yù)期壽命縮短并增加社會(huì)和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。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(dāng)?shù)挠?，因此，用于引?dǎo)神經(jīng)細(xì)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(guó)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(xì)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(duì)神經(jīng)元PC12細(xì)胞進(jìn)行圖形化處理，來(lái)指導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞的生長(zhǎng)。
制造支架來(lái)引導(dǎo)神經(jīng)元細(xì)胞的生長(zhǎng)是一個(gè)挑戰(zhàn)，細(xì)胞圖像化處理是一項(xiàng)重要的技術(shù)，它能幫助研究人員準(zhǔn)確地將細(xì)胞群定位到基底上的指定區(qū)域，并促進(jìn)復(fù)雜生物系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以研究細(xì)胞行為如細(xì)胞排列、細(xì)胞間相互作用、細(xì)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(guò)旋轉(zhuǎn)涂層和噴墨打印的方法將其覆在帶負(fù)電荷的RSF膜上以引導(dǎo)細(xì)胞附著，然后將大鼠嗜鉻細(xì)胞瘤神經(jīng)元（PC12）細(xì)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(xì)胞的細(xì)胞附著、活力和表型。實(shí)驗(yàn)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(xì)胞來(lái)源于HPA培養(yǎng)物及其他化學(xué)試劑。蠶繭通過(guò)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(jìn)行透析并離心得到RSF，將處理后的合成肽以及RSF通過(guò)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(biāo)志，打印后進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。▲ 圖1 通過(guò)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(xì)胞經(jīng)過(guò)細(xì)胞計(jì)數(shù)、染色實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等測(cè)試步驟，可以得出，支架的表面形貌對(duì)細(xì)胞粘附有顯著影響，為了建立支架表面形貌和細(xì)胞附著之間的關(guān)系，使用原子力顯微鏡來(lái)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(xì)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(lái)說(shuō)，隨著I3QGK濃度的增加，附著在表面的細(xì)胞數(shù)量也會(huì)增大，但是當(dāng)I3QGK濃度增加到5mg/ml時(shí)，細(xì)胞數(shù)量略有減少（圖3g），部分區(qū)域無(wú)細(xì)胞附著，這可能是由于當(dāng)使用高濃度的肽溶液進(jìn)行表面涂層時(shí)，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(dāng)表面有更多的肽纖維時(shí)，一些肽纖維在染色后的緩沖洗液中會(huì)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(xì)胞的附著和增值提供了一個(gè)*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(xì)胞活性神經(jīng)元細(xì)胞對(duì)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(gè)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(biāo)志（圖4），隨著打印層數(shù)的增加，附著的細(xì)胞數(shù)量也會(huì)增加，說(shuō)明PC12細(xì)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(xì)胞的排列在細(xì)胞分化、細(xì)胞微環(huán)境和細(xì)胞與細(xì)胞相互作用中起著主導(dǎo)地位。 ▲ 圖4 通過(guò)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(dòng)態(tài)地自組裝成納米纖維，通過(guò)電荷作用將其涂覆或打印到RSF支架上，改善神經(jīng)元細(xì)胞的附著和分化以及神經(jīng)突的生長(zhǎng)。此外RSF/I3QGK對(duì)PC12神經(jīng)元細(xì)胞具有較低的細(xì)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(jìn)組織工程應(yīng)用中的細(xì)胞排列，為進(jìn)一步分析體外細(xì)胞功能（如軸突發(fā)育）提供了一種方法。參考文獻(xiàn)：
[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).
