静电纺丝参数调控聚己内酯纤维取向促进胚胎干细胞向神经元分化的系统研究

本综述系统探讨了静电纺丝参数（如溶液粘度、施加电压、滚筒转速）对聚己内酯（PCL）纤维取向的调控作用及其在胚胎干细胞（ESCs）神经分化中的关键影响。研究通过两阶段实验（参数优化与生物验证）证明，取向纤维可显著增强神经标记物（Nestin、Sox2、GFP、NEFL）表达并引导轴突定向再生，为神经组织工程提供了重要技术参考与理论依据。

　　

Highlight

Chemical materials

聚己内酯（分子量：80,000）、氯仿和二甲基甲酰胺均购自Sigma公司，所有试剂均为分析纯级别。

Optimization of parameters for the synthesis of polycaprolactone (PCL) electrospun fibers

采用氯仿:二甲基甲酰胺（3:1）溶剂体系通过静电纺丝技术制备PCL纤维。将不同浓度（5%、10%、15%和20%）的PCL溶解于溶剂中，磁力搅拌过夜以确保均匀溶解。后续通过调整滚筒转速和施加电压进行纤维收集（详见表1）。

Phase 1: Optimization of the synthesis parameters

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  (A) 溶液粘度对纤维形成的影响：

  溶液粘度是纤维形成的关键因素！我们发现5% PCL浓度会导致电喷雾现象（形成PCL珠滴而非纤维），而20%浓度则因粘度过高而难以形成连续纤维。10%和15%浓度成功生成纤维，其中15%浓度在2000 rpm和20 kV条件下产生高度取向的纤维（图1所示）。

Discussion

本研究系统分析了静电纺丝参数对PCL纤维形成及取向的影响，并进一步探讨了纤维排列对神经再生的作用。第一阶段优化了纤维合成的关键参数（粘度、电压、转速），第二阶段通过对比取向纤维、随机纤维和2D平面膜，证实取向纤维能通过机械传导机制引导细胞定向分化与轴突生长，为神经导管设计提供了新思路。

Conclusions

在第一阶段，我们成功制备PCL纤维并明确关键参数（溶液粘度、电压、滚筒转速）对纤维形成的显著影响。最终确定最佳取向纤维制备条件为15% PCL浓度、2000 rpm转速和20 kV电压。第二阶段的理化性质分析表明，取向纤维组具有更优的亲水性、降解抗性和拉伸强度。神经标记物（Nestin、Sox2、GFP、NEFL）的免疫组化结果显示，取向纤维组中NEFL沿纤维轴向表达，凸显了纤维取向对神经再生的重要性。