久久精品免费观看_欧美日韩精品电影_91看片一区_日日夜夜天天综合

 【摘要】

在心肌組織工程的發展中非常需要同時制造可拉伸和導電的水凝膠支架，并且也非常具有挑戰性，尤其是具有各向異性的導電特性。現有的各向異性策略僅限于特定的納米材料，或者很耗時。最近，清華大學梁瓊麟教授團隊提出了一種簡單且新的拉伸誘導策略，使導電納米管在水凝膠中對齊。

通過這種策略，團隊制造了一種新型混合水凝膠，它具有出色的拉伸性，同時具有出色的各向異性電導率（6 vs 30 S/cm）。混合水凝膠也成功地用作治療性心臟貼片，其誘導培養的心肌細胞的細長細胞形態并實現電信號的穩定定向傳輸。該貼片成功緩解了大鼠的心肌梗塞。相信這種策略和這種納米復合水凝膠在組織工程中具有廣闊的應用前景。相關論文以題為Stretchable and Anisotropic Conductive Composite Hydrogel as Therapeutic Cardiac Patches發表在《ACS Materials Letters》上。

【主圖導讀】

圖 1. 各向同性導電納米復合材料的制備。(A) 心肌的排列結構，白色箭頭表示心肌的方向。(B) 具有原位甲基橙摻雜的聚吡咯 (PPy) 納米管通過氧化高能電子具有自由基陽離子。(C) PPy 納米管的 SEM 圖像。(D) 具有不同 PPy 納米管濃度的 PPy 納米管水凝膠 (PNH) 的宏觀照片。(E) 具有不同幾何形狀的 PNH 的數字圖片。

圖 2. 納米復合材料的特性。(A) PNHx 的儲能模量 G' 和損耗模量 G'' 的振蕩應力依賴性。(B) 具有不同 PPy 納米管濃度的納米復合材料的應力-應變曲線。(C) PPy 對雙網絡水凝膠楊氏模量的影響。(D) 具有不同 PPy 納米管濃度的納米復合材料的電導率。

圖 3. 各向同性導電納米復合材料的制備。(A) PNH 和 (B) 對齊的 PPy 納米管水凝膠 (A-PNH) 的代表性共聚焦顯微鏡圖像。(C) PNH 和 (D) A-PNH 的示意圖。(E) PNHs 在加載過程中的示意圖和 PPy 納米管在不同位置受到的力。

圖 4.拉伸循環期間的方向分析。(A) 在納米復合水凝膠上檢測到兩個不同的方向。(B) 在拉伸應變下不同方向的電導率變化。(C) 具有不同拉伸周期的 PPy 納米管的角分布。(D) -15° 和 15° 之間角分布的百分比。

圖 5. 納米復合材料作為離體貼劑的演示。(A) 示意圖說明納米復合材料在區域受損后在組織中定向重新傳導電信號。白色箭頭表示電信號的方向和心肌的方向。(B) 離體心肌激發試驗的示意圖。位于未受刺激組織中的三個記錄點由肌電圖監測，以測量每次刺激中的動作電位幅度。(C) 從肌電圖記錄的動作電位幅度。(i) 組織樣本被放置在 PNHs 上作為對照組。對于A-PNHs，心肌的方向是（ii）沿著牽引方向和（iii）垂直于牽引方向。使用單向方差分析和 Tukey 事后檢驗分析數據。

圖 6. 納米復合材料作為體內貼劑的演示。(A) 通過非接觸法（頂部）和接觸法（底部）測定的培養 12、24、48 和 72 小時的心肌細胞的細胞活力。(B) A-PNH 指導心肌細胞 (CM) 的生長。(C) 大鼠模型在心肌損傷前后和附著 PNHs 或 A-PNHs 后的動作電位幅度。

圖 7. 心臟補片手術植入改善了心肌梗塞后 4 周的心室功能。(A) 7 天后炎癥因子的量化以及 CD3、CD8 和 CD68 測定。(B-D) 心臟功能通過縱向超聲心動圖 (Echo) 進行評估。(E) MI 后 4 周代表馬森三色染色。(F) MI 后 4 周代表性 HE 染色心臟。

【總結】

提出了一種簡單的拉伸誘導策略，使納米管在水凝膠中對齊。通過這種策略，團隊制造了一種新型的混合水凝膠，它具有生物相容性、可拉伸性和出色的各向異性導電性。因此，這種水凝膠有望解決組織工程，尤其是心臟組織工程的挑戰。團隊證實了其作為心肌貼片的應用，可誘導細長的細胞形態培養的心肌細胞，實現電信號的穩定定向傳輸并減輕心肌梗塞。盡管如此，通過附加 A-PNHs 用于潛在的臨床應用和未來研究的長期調查，可以做更多的工作來實現心肌梗死的完全康復。