ポリアクチド/ポリカプロラクトンナノファイバースキャフォールドは一次皮質ニューロンの成長を促進する

科学分野:

• 生体材料科学
• 神経科学
• 組織工学

背景:

• 脊髄損傷（SCI）は、中枢神経系（CNS）の限られた再生のために、重大な課題をもたらす。
• 効果的な組織工学スキャフォールドは、機械的適合性、制御された分解、およびニューロンの生存と統合をサポートする微細構造的特徴を必要とする。
• エレクトロスピニングされたナノファイバースキャフォールドは、細胞外マトリックスを模倣し、神経再生のための合図を提供することによって、有望なアプローチを提供する。

研究 の 目的:

• 特定の溶媒系を用いた生分解性ポリ（乳酸）/ポリ（ε-カプロラクトン）（PLA/PCL）スキャフォールドの作製と特性評価、神経組織修復の強化を目的とする。
• 溶媒選択によって制御されるスキャフォールドの微細構造が、invitroでのニューロン生存とグリア細胞の形態に与える影響を調査する。
• 中枢神経系（CNS）組織工学のプラットフォームとしてのこれらのスキャフォールドの可能性を評価する。

主な方法:

• 表面多孔性を誘発するためのジクロロメタン/テトラヒドロフラン（DCM/THF）溶媒系を用いたPLA/PCLナノファイバースキャフォールドの作製。
• シミュレートされた損傷後酸化条件下でのスキャフォールドの機械的特性（ヤング率）と分解挙動の特性評価。
• DCM/THFとヘキサフルオロイソプロパノール（HFIP）で製造されたスキャフォールドに播種された初代ニューロン-グリア培養におけるニューロン密度、生存率、およびグリア細胞形態のinvitro評価。

主要な成果:

• DCM/THF溶媒系は、細胞相互作用面積と約26MPaのヤング率を増加させたPLA/PCLナノファイバーを多孔質表面で生成した。
• スキャフォールドは、特にSCI微小環境に関連する酸化条件下で、持続的な分解を示した。
• invitro研究では、DCM/THFスキャフォールド上でニューロン密度が5倍に増加し、ニューロン生存率（10日間で約80％）が維持された。
• DCM/THFスキャフォールドは、HFIP作製スキャフォールドと比較して、より反応性の低い形態を示すアストロサイトを、維持されたプロセス複雑性と円形度の低下を伴って支持した。

結論:

• スキャフォールドの微細構造に対する溶媒駆動制御は、ニューロンの統合を強化し、グリア応答を調節する上で重要な要因である。
• DCM/THF溶媒系を用いて作製されたPLA/PCLスキャフォールドは、優れた生物活性を示し、神経再生に有利な細胞環境を促進する。
• これらのDCM/THF処理PLA/PCLスキャフォールドは、脊髄損傷の治療を目的としたCNS組織工学アプリケーションのための有望な生体材料プラットフォームを表す。