聚乳酸—羟基乙酸共聚物（PLGA）由于其可加工性强且具有良好的生物相容性和可降解性，被广泛应用于纳米纤维组织工程支架中［10］。然而，PLGA静电纺纳米纤维组织工程支架表面疏水，抑制了细胞的黏附和增殖且力学性能无法满足应用需求。为了解决这一问题，通过在纺丝液中加入柞蚕丝素蛋白（TSF）和氧化石墨烯（GO）制备出了静电纺PLGA/TSF/GO纳米纤维膜［11］。复合纤维膜中柞蚕丝素蛋白可促进细胞的黏附［12-13］，GO不仅可减小纤维直径，大幅提升材料的力学性能，而且可改善纤维膜亲水性［14-15］。
图9-1（a）为PLGA/TSF/GO纳米纤维膜的SEM图，纤维表面光滑，平均直径为（130±39）nm，TEM图［图9-1（b）］表明纤维具有核壳结构，壳层为层状GO，核层由PLGA和柞蚕丝素蛋白组成。纤维膜的拉伸应力—应变曲线如图9-1（c）所示，与PLGA纳米纤维膜相比，PLGA/TSF/GO纳米纤维膜的断裂伸长率从151.2%增加到280.2%，杨氏模量提高了2.8倍，断裂强度提高了2.3倍，这主要是由于GO与PLGA之间形成了稳定的氢键［16］。此外，添加GO和柞蚕丝素蛋白后，纤维膜的接触角从108.3°±6.9°下降到了56.1°±4.2°，显著改善了纤维膜的亲水性，从而可促进细胞的黏附和增殖，亲水性的改善也会影响纤维膜对蛋白的吸附性能，进而促进细胞的生长。如图9-1（d）所示，以胎牛血清蛋白为例［17］，PLGA的蛋白吸附量低，仅略高于玻璃片，亲水性改善后纤维膜对蛋白的吸附量扩大了一倍，同时GO的添加在增大材料孔隙率的同时也有利于蛋白吸附量的提升［18］。
图9-1 PLGA/TSF/GO纳米纤维的（a）SEM图与（b）TEM图；相关组织工程支架的（c）应力—应变曲线与（d）胎牛血清蛋白吸附量
通过细胞的黏附、生长以及增殖评估纳米纤维膜的生物相容性，如图9-2所示，与PLGA纳米纤维组织工程支架相比，PLGA/TSF/GO支架上的细胞数量更多，这主要是因为柞蚕丝素蛋白中的生物因子精氨酸—甘氨酸—天冬氨酸三肽链刺激了细胞的黏附与增殖［19］，同时，亲水性的改善及GO的添加提高了蛋白吸附量，这将有利于细胞的生长。
此外，经PLGA/TSF/GO纳米纤维组织工程支架培养后的细胞伪足更长（图9-3），满足了其在支架表面迁移和物质交换的需求。因此，含有柞蚕丝素蛋白组分的静电纺纳米纤维膜组织工程支架可模拟细胞外基质，为细胞的生长提供空间结构和生物营养物质。
图9-2 不同组织工程支架上培养7天的间充质干细胞经4'，6-二脒基-2-苯基吲哚染色后的荧光显微镜图片：（a）玻璃片；（b）PLGA；（c）PLGA/TSF；（d）PLGA/TSF/GO
图9-3 不同组织工程支架培养细胞的共聚焦荧光显微镜图片：（a）玻璃片；（b）PLGA；（c）PLGA/TSF；（d）PLGA/TSF/GO(www.xing528.com)
柞蚕丝素蛋白中精氨酸—甘氨酸—天冬氨酸三肽链与整合素受体反应，可诱导细胞分化和矿化［20］，因此，可利用制备得到的PLGA/TSF/GO纳米纤维支架培养间充质干细胞并将其诱导分化成为骨细胞。以表面抗原CD29和表面抗原CD44作为小鼠间充质干细胞的标记物，以碱性磷酸酶（ALP）作为成骨细胞的特异性标志物，通过检测标志物含量的变化可确定细胞的分化程度［21］。对间充质干细胞培养10天后，培养在PLGA组织工程支架上细胞CD29和CD44的含量明显减少，表明成骨细胞处于分化过程，而培养在PLGA/TSF/GO复合组织工程支架上细胞表面的抗原表达量最少，表明随着亲水性和生物相容性的增加，间充质干细胞分化成成骨细胞的程度增加。ALP对成骨细胞的矿化起主要作用，其在骨形成的初期表达量巨大［22］，如图9-4所示，培养7天后的细胞ALP活性较低，仍有处于增殖期的间充质干细胞，培养14天后ALP活性显著增加，PLGA/TSF/GO和PLGA/TSF上细胞的基因表达量分别是PLGA上细胞的1.8倍和1.5倍，表明柞蚕丝素蛋白和GO的添加可显著加速成骨细胞的分化和形成。
图9-4 不同组织工程支架上培养间充质干细胞（7或14天）经ALP染色后的图片
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