??靜電紡絲制備的再生絲素蛋白（RSF）纖維支架可誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)和再生。然而常規(guī)RSF纖維不具備導(dǎo)電性，對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的分化沒(méi)有明顯促進(jìn)作用。

近日，東華大學(xué)纖維材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張耀鵬、邵惠麗教授所領(lǐng)銜的生物質(zhì)材料成型與加工課題組成功地制備了石墨烯網(wǎng)絡(luò)鑲嵌修飾導(dǎo)電RSF纖維支架，該復(fù)合纖維支架展現(xiàn)優(yōu)異的導(dǎo)電性及水洗穩(wěn)定性，在恒定電壓條件下可促進(jìn)大鼠腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞（PC12）分化。相關(guān)研究成果以題為Graphenetrapped silk scaffolds integrate high conductivity and stability發(fā)表在Carbon。東華大學(xué)博士生張超與東華大學(xué)助理研究員范蘇娜為論文共同第一作者，張耀鵬教授與上海大學(xué)朱波教授為共同通訊作者。

圖1. 石墨烯網(wǎng)絡(luò)鑲嵌修飾的導(dǎo)電RSF支架及細(xì)胞電刺激裝置示意圖 

該團(tuán)隊(duì)將靜電紡絲制備的初生RSF纖維支架浸漬于石墨烯/乙醇混合溶液中，如圖2所示。初生RSF纖維支架質(zhì)地疏松，且孔徑較大，因此在浸漬過(guò)程中，石墨烯會(huì)進(jìn)入纖維之間的孔隙中。在乙醇的作用下，絲素蛋白會(huì)發(fā)生構(gòu)象轉(zhuǎn)變和結(jié)晶，此時(shí)RSF纖維發(fā)生不可逆的徑向和軸向收縮，纖維間孔徑尺寸減小。而在支架干燥過(guò)程中，RSF纖維會(huì)進(jìn)一步收縮，孔徑尺寸再次減小。最終，在RSF纖維的“縮骨”作用下，石墨烯被牢牢地“誘困”在纖維孔隙中，通過(guò)物理束縛在絲素纖維支架中形成了三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

圖2.石墨烯網(wǎng)絡(luò)鑲嵌RSF支架的制備原理示意圖

研究表明，這種石墨烯網(wǎng)絡(luò)鑲嵌修飾的RSF纖維支架表現(xiàn)除了優(yōu)異的電性能，其表面電阻最小可達(dá)到54.9 ± 20.3 Ω/sq（圖3a和b）。在此基礎(chǔ)上，研究者們分別將雪旺（SCs）細(xì)胞和PC12細(xì)胞接種在石墨烯網(wǎng)絡(luò)鑲嵌RSF支架上。結(jié)果表明，在該支架上，SCs伸出了較長(zhǎng)的細(xì)絲狀偽足，且在材料表面形成密集的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（圖3c）；當(dāng)在支架兩側(cè)施加一定電壓后，PC12細(xì)胞也開(kāi)始分化，此時(shí)細(xì)胞軸突數(shù)目增多和軸突長(zhǎng)度變長(zhǎng)（圖3d）。

該方法設(shè)計(jì)巧妙，簡(jiǎn)單易行，通過(guò)調(diào)控負(fù)載石墨烯的含量，可有效改善復(fù)合纖維支架的電性能，所制備的支架在誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞分化方面上顯示出了較好的潛力，并且有望擴(kuò)展到其他應(yīng)用領(lǐng)域，如皮膚電子、可穿戴傳感器和電子紡織品等。

圖3. （a）不同浸漬時(shí)間下的石墨烯網(wǎng)絡(luò)鑲嵌RSF支架的電性能，（b）類(lèi)似工作的對(duì)比，（c）SCs在復(fù)合支架上的生長(zhǎng)形態(tài)，（d）電壓刺激下PC12細(xì)胞在復(fù)合支架上的生長(zhǎng)形態(tài)

全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.03.042