聚己内酯/生物活性玻璃复合纳米纤维促进PC12细胞神经分化及神经生长因子释放的体外研究

《Cell and Tissue Banking》：In vitro evaluation of the nanofibers developed for peripheral nerve regeneration

本综述系统评价了三种聚己内酯（PCL）基纳米纤维（纯PCL、PCL/生物活性玻璃（BG）复合纤维、PCL/BG-维生素B12复合纤维）通过静电纺丝技术制备及其在周围神经再生中的应用。研究表明，复合纳米纤维不仅具有良好的生物相容性（MTT法验证），还能显著促进PC12细胞神经突生长（ImageJ形态学分析）和神经生长因子（NGF）分泌（ELISA检测），其中维生素B12的掺入进一步强化了神经保护效应，为神经退行性疾病治疗提供了新型支架材料。

　　

材料与方法

研究采用静电纺丝技术制备三种纳米纤维：纯聚己内酯（PCL）纤维、70% PCL与30%生物活性玻璃（BG）复合纤维（PCL/BG）、以及添加0.1%维生素B₁₂的PCL/BG复合纤维（PCL/BG-B12）。生物活性玻璃通过溶胶-凝胶法合成，纳米纤维形貌通过扫描电子显微镜（SEM）表征，平均直径分别为0.73±0.32 μm（PCL）、0.76±0.52 μm（PCL/BG）和0.61±0.51 μm（PCL/BG-B12）。能谱分析（EDX）证实PCL/BG纤维含Si、P、Mg等元素，而PCL/BG-B12纤维额外检测到维生素B₁₂特有的Co和N元素。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）显示PCL特征峰（如C=O拉伸振动1721 cm^-1），PCL/BG纤维在3434 cm^-1出现硅醇基团峰，PCL/BG-B12纤维在2248 cm^-1和1949 cm^-1分别出现C-N和N=C振动峰。

生物相容性评价

MTT实验表明，三种纳米纤维均无细胞毒性，并能促进L929成纤维细胞和PC12细胞增殖。L929细胞在PCL/BG-B12纤维上培养72小时后存活率提升70%（p<0.001），PC12细胞在PCL/BG纤维上增殖率最高（40.1%）。晶体紫染色显示PC12细胞在纤维表面附着良好，且PCL/BG-B12纤维组细胞形态呈现明显神经突分化倾向。

神经分化与NGF分泌

PC12细胞在含不同浓度NGF（0-100 ng/mL）的分化培养基中培养5天。形态学分析显示，100 ng/mL NGF处理组细胞神经突长度增加约20倍，每个细胞神经突数量提升7倍（p<0.05）。ELISA检测发现，NGF刺激可诱导PC12细胞自分泌NGF，100 ng/mL处理组NGF释放量较对照组增加12%。在NGF负载的纳米纤维中，PCL/BG-B12纤维培养24小时后PC12细胞的NGF分泌量达3.9 pg/mL，较PCL纤维组（1.5 pg/mL）提升2.6倍，表明维生素B₁₂可协同增强NGF的神经保护作用。

结论

PCL/BG-B12复合纳米纤维通过静电纺丝成功构建，其三维多孔结构模拟细胞外基质，不仅支持细胞黏附增殖，还能通过持续释放NGF和维生素B₁₂激活神经分化通路，为周围神经损伤修复及神经退行性疾病治疗提供了新型材料平台。