同步辐射傅里叶变换红外显微光谱成像技术在评估静电纺丝纤维支架上细胞分布中的应用

《ACS Omega》：Synchrotron FTIR Microspectroscopy Imaging for Evaluating Cell Distribution on Electrospun Fibrous Scaffolds

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在组织工程和生物材料研究中，可靠地评估细胞在纤维支架上的粘附性和空间分布仍然具有挑战性。基于同步辐射的傅里叶变换红外（SR-FTIR）微光谱成像提供了一种快速、无损且无需标记的方法，通过其特征官能团来绘制生化成分的图谱。在这项研究中，SR-FTIR 成像被用作分析框架，以评估 NIH3T3 成纤维细胞在静电纺聚乳酸（PLA）/微纤维素纤维支架上的粘附性和分布情况。化学图谱分析能够在培养 24 小时后直接可视化细胞在纤维上的定位，而层次聚类分析（HCA）揭示了与微纤维素含量相关的细胞分布变化。从标准化聚类指标得出的定性分布指数显示，当微纤维素含量分别为 0%、1% 和 5% 以及 10% 时，指数从 100.61 降至 95.58、10.74 和 42.64，表明在 5% 的微纤维素含量下细胞分布最为均匀。这些结果表明，SR-FTIR 微光谱成像是评估静电纺纤维支架上细胞-材料相互作用的有效工具，并为组织工程应用中的生物材料评估提供了一种实用的方法。

1. 引言
组织工程是一个跨学科领域，它结合了工程学和生命科学，创造出能够在组织修复过程中维持、恢复或改善组织功能的生物人工替代品。(1?4) 细胞在支架上的粘附性和分布对于实现理想的组织工程结果至关重要，同时也影响其生物性能。(5?10) 均匀的细胞分布和增强的细胞粘附性是非常需要的，因为细胞分布不均会导致组织生长不均匀以及结构内部营养分布不均。(9,10) 此外，在后续培养阶段很难进行补偿。(6,9) 因此，了解细胞在支架上的行为对于设计能够促进生物过程的合适支架非常重要，从而获得更好的结果。(8) 能够快速方便地观察和评估细胞在支架内的活力、分布、粘附性和分化情况是非常有益的，考虑到细胞培养和动物实验的成本高昂且耗时。(7,8) 这有助于早期识别支架微结构的最佳特性。(9) 目前有几种技术可用于表征细胞粘附性和分布，如扫描电子显微镜（SEM）、共聚焦显微镜、(6) 共聚焦激光扫描显微镜、(11) 荧光显微镜、(12) 中观荧光断层扫描、(13) 和微计算机断层扫描。(9) 选择哪种表征方法取决于具体目标，因为每种技术都有其优缺点。SEM 图像可以提供支架表面和横截面细胞行为的高分辨率可视化。然而，使用 SEM 探测内部结构仍然具有挑战性。微计算机断层扫描能够成像内部结构，但其分辨率通常在 1–50 μm 的范围内。(9,14) 这种有限的分辨率使得观察包含小于该分辨率组分的支架变得困难，可能导致分析结果失真。共聚焦和荧光技术是提供高分辨率光学切片的强大工具。(15) 然而，需要对组分进行标记，例如使用染色过程。基于同步辐射的傅里叶变换红外微光谱（SR-FTIR）是本研究中用于评估细胞定位和分布的另一种技术。这是一种无需标记且无损的分析技术，它利用样品中化学官能团的特征振动模式来研究多种组分的高空间分布和比例。(16?19) 该技术能够获取有关样品中化学成分和官能团的数量、组成、结构和分布的信息。(20,21) 它已被广泛用于监测单个活细胞、生化分子以及样品中复合材料的成分的变化，(18,22) 例如研究正常成纤维细胞向癌刺激成纤维细胞的转变机制、(23) 进行实时细胞成像、(24) 以及聚乳酸（PLA）基质中纤维素的分布和相互作用。(25) 然而，其在评估基底（特别是静电纺纤维支架）上细胞分布的应用仍然有限。

在组织工程中，具有高孔隙连通性的支架特性至关重要，因为它被认为可以促进细胞的均匀分布并增强细胞附着。(6,9,26,27) 与其他技术相比，静电纺技术赋予了基于静电纺的支架许多优点，包括较大的表面积与体积比、高孔隙率、高连通性以及类似生物外基质的架构。(16,28?30) 此外，通过调整材料、收集器和静电纺参数，还可以进一步改善这些特性和性能，以满足需求。(31) 因此，选择了静电纺技术来制备本研究中使用的纤维支架。本研究旨在探索 SR-FTIR 成像作为一种无需标记的方法来评估静电纺纤维支架上细胞分布的可行性。使用不同微纤维素含量的 PLA/纤维素复合纤维作为代表性材料系统，以展示该技术的能力，并研究微纤维素含量如何影响细胞在纤维上的均匀分布。通过 SR-FTIR 映射研究了细胞粘附的定位，并使用层次聚类分析（HCA）分析了细胞在 PLA/微纤维素纳米纤维上的分布。探讨了添加到 PLA 基础静电纺纤维中的微纤维素以及 PLA/纤维素的最佳比例对细胞行为的影响。这种方法可以用于推进纳米纤维复合材料在生物医学应用中的发展，例如通过表面修饰和在纤维上添加营养物质和生长因子。

2. 实验
2.1. 材料
PLA 颗粒（Ingeo Biopolymer 4043D）从 NatureWorks LLC 购买。氯仿（密度 1.479）从 RCI Labscan 购买。平均粒径为 50 μm 的微结晶纤维素从 Acros Organics 购买。NaCl 粉末（分子量 58.44）从 Sigma 购买。这些化学品未经进一步纯化即可使用。
用于体外细胞实验的成纤维细胞（NIH3T3）从美国典型培养收集中心（ATCC）（Manassas, VA）购买。Dulbecco 改良 Eagle 培养基、胎牛血清、青霉素/链霉素（P/S）、0.25% 胰蛋白酶-乙二胺四乙酸（EDTA）和 10× 磷酸盐缓冲盐水溶液从 Gibco（Waltham, MA）购买。25% 的戊二醛水溶液从 Electron Microscopy Sciences 购买。

2.2. 静电纺
在本研究中，静电纺纳米纤维直接沉积在 BaF2 窗上。随后对涂有纤维的窗口进行灭菌，进行体外细胞培养，然后使用 SR-FTIR 微光谱和 SEM 分析。在整个过程中，样品既不切割也不从基底转移（图 S1）。采用这种方法是因为在细胞培养后对由静电纺纤维和细胞组成的样品进行切片，同时保持适当的厚度以进行傅里叶变换红外（FTIR）测量，在技术上具有挑战性。
本研究中使用的自制静电纺装置如图 1 所示，包括一个注射泵（TE-331，Terumo，Terufusion）、一个提供 0–50 kV 直流输出电压和 1 mA 输出电流的高压电源（CY-DW-P503-1ACDF，郑州 CY Scientific Instrument Co., Ltd.，中国），以及一个直径 180 mm、厚度 1.6 mm 的平板收集器（Cu 片）。收集器覆盖有铝箔，中心放置了一个直径 13 mm、厚度 1 mm 的抛光 BaF2 窗（Crystran Ltd., 英国），用于收集静电纺纤维。

图 1. (a) 本研究中使用的静电纺装置的示意图；(b) 照片。编号组件如下：1 = 喷嘴；2 = BaF2 窗；3 = 接地收集器；4 = 正电压线；5 = 负电压线；6 = 注射泵；7 = 高压电源；8 = 含有溶液的注射器。

PLA 颗粒在氯仿中过夜溶解，浓度为 10 wt%。PLA 颗粒与不同浓度的微纤维素粉末混合，包括 0%、1% 和 10%（分别对应样品编号 1、2、3 和 4）。使用静电纺装置将 PLA 基础纤维制备在 BaF2 窗上。溶液以 1 mL/h 的流速分配，喷嘴尖端与收集器之间的距离设置为 10 cm。静电纺过程在室温下进行，电压为 15 kV。静电纺过程持续时间为 3 分钟，以限制纤维在窗口上的厚度。实验程序的概述，包括细胞培养、SR-FTIR 微光谱和后续数据处理，见图 S1。

2.3. 体外细胞培养和 SR-FTIR 成像样品制备
由静电纺纤维组成的窗口放置在一个 12 孔板中，然后按照以下步骤进行灭菌：30 分钟紫外线清洗、1 小时培养基清洗和过夜培养基浸泡以适应环境。使用玻璃载玻片作为对照，以评估和对比静电纺纤维的细胞结构。NIH3T3 细胞以每样本 4 × 10^5 个细胞的密度在静电纺纤维上培养 24 小时。24 小时后，用磷酸盐缓冲盐水冲洗玻璃载玻片和静电纺纤维，然后用 2.5% 戊二醛固定 2 小时。随后，玻璃载玻片和静电纺纤维经过一系列清洗步骤。首先，用去离子水（DI）冲洗样品。接着，用 0.9% w/v NaCl 溶液冲洗三次，(32) 再用去离子水冲洗一次以去除剩余的盐分。最后，样品在真空干燥器中过夜干燥。在开始 SR-FTIR 微光谱之前，样品存放在干燥器中。然后使用 SR-FTIR 技术进行分析，随后使用 SEM 观察。

2.4. SR-FTIR 微光谱
SR-FTIR 测量在同步辐射光源研究所的红外微光谱光束线（BL4.1 IR Spectroscopy and Imaging）上进行。光谱数据使用 Vertex 70 光谱仪（Bruker Optics，Ettlingen，德国）获取，该光谱仪连接到 IR 显微镜（Hyperion 2000，Bruker Optics，Ettlingen，德国）。显微镜配备了氮冷却的 MCT（HgCdTe）探测器，并连接到软件控制的显微镜载物台上，置于一个用干燥空气净化的特殊设计盒中。光谱采集采用衰减全反射模式进行映射。每次重复实验采集 64 次扫描，孔径大小为 20 μm × 20 μm，覆盖 200 × 200 μm2 的区域（图 S1b,c）。光谱分辨率设置为 6 cm–1，覆盖 600–4000 cm–1 的范围。每个样品选择三个随机区域进行重复测量。使用 OPUS 7.5 软件（Bruker Optics Ltd., Ettlingen，德国）进行光谱数据采集和仪器控制。

2.5. 图像分析的数据处理
在 Cytospec 上进行数据处理之前，对 SR-FTIR 光谱应用了水补偿、凹形橡皮筋基线校正和矢量归一化。图像分析的数据处理基于先前的研究。(18) 简而言之，使用 Cytospec 1.3.4（Cytospec Inc., NY）构建和分析光谱。通过应用 13 点平滑处理将光谱转换为二阶导数。此外，使用矢量归一化来校正样品厚度的差异。图像构建使用单变量模式进行，根据峰强度、峰面积或峰比生成化学图谱或官能团图谱。然后使用 D 值方法进行 HCA，计算距离矩阵，聚类数为 3，以区分结构和细胞及 PLA 的组分。光谱范围 1682–1610 和 1785–1713 cm–1 分别代表 NIH3T3 细胞的酰胺 I 带和 PLA 的 C═O 拉伸。所有样品的化学图像都是从 SR-FTIR 映射中获得的，分辨率为 20 × 20 μm2。每个二维（2D）簇图作为图像文件记录，每个簇分配一个独特的颜色（图 S1c）。HCA光谱是通过在OPUS中使用B型积分方法对细胞和PLA的面积进行积分获得的。根据图S1c，通过将细胞的积分面积除以PLA组分的面积来获得每种颜色的聚类指数。为了评估电纺纤维上细胞的分布，将聚类指数乘以相应的颜色网格数量，然后除以总网格数量以获得标准化值。随后，将数据汇总到所有重复实验中，计算每种条件的平均值和标准差，以获得定量材料分布指数（Qn）和Qn偏差。(18) 根据以下公式评估样品上细胞分布的变异性：(18) 该公式基于变异系数公式。(33) ??l=100×??ndeviation??n。根据公式，高Ql值表示分布较差，因为它与组分比例的标准差有关，(18) 指的是纳米纤维上细胞的非均匀分布。2.6. SEM技术使用SEM来检查纤维和细胞的形态。因此，有两组样品接受了SEM检查。首先，检查了基于PLA的纤维样品，以测量不同纤维素含量的纤维直径。通过选择三个随机区域获得每个样品的SEM图像，然后将每个区域划分为3 × 3网格，从每个网格中选择10根纤维，并使用ImageJ软件测量它们的直径。基于270根纤维计算每个样品的平均纤维直径。此外，第二组样品在经过细胞培养过程和SR-FTIR技术后，用于评估细胞在电纺纤维表面的粘附情况。SEM检查使用JEOL JSM-6010LV仪器进行。在检查之前，使用溅射涂层设备（Leica/EM ACE600 Sputter Coater）在样品上涂覆了大约10纳米厚的金层。3. 结果与讨论3.1. 纤维素添加对基于PLA的纤维的影响图2显示了电纺纤维的形态和直径分布。如图2e,g所示，含有大量纤维素的样品中平坦的纹理更为明显。纯PLA的纤维直径范围为0.20至2.40微米，平均直径为0.70 ± 0.29微米。添加1%和5%的纤维素后，纤维直径分别略微增加到0.80 ± 0.31微米和0.80 ± 0.34微米。当纤维素含量增加到10%时，直径达到1.37 ± 0.78微米，几乎是纯PLA的两倍。这与之前的研究结果一致。(34?36) 同样，随着纤维素纳米晶体浓度的增加，复合聚氨酯基纤维的直径也有所增加。(35) 纤维直径增加的一个可能解释是纤维素加入后溶液的粘度增加，这可以减少电纺过程中的喷射拉伸，从而导致纤维变粗。(35,36) 然而，文献中也报道了电纺纤维直径的相反趋势。(37,38) 例如，Shi等人报告称，由于溶液的电导率增加，纤维直径随着纤维素纳米晶体含量的增加而减小。纤维素纳米晶体表面的带电官能团增加了电纺喷射的电荷密度，从而增强了静电拉伸和喷射伸长，导致纤维变细。(37) 这些不同的观察结果表明，纤维素对纤维直径的影响取决于多种溶液性质的平衡，特别是粘度和电导率。此外，纤维素的类型和大小，如纤维素纳米晶体或微晶纤维素，可能会影响分散行为、与聚合物基质的界面相互作用，从而影响最终纤维的形态和直径。所有PLA/纤维素纤维条件在细胞培养前都通过SR-FTIR显微光谱进行了表征，以验证纤维素的存在，然后在体外细胞培养后评估细胞粘附和分布。相应的结果在后续部分进行了讨论。图2图2. 放大2000倍的纤维形态SEM图像及其对应的纤维直径分布直方图：(a, b) 纯PLA纤维；(c, d) 含1%纤维素的PLA纤维；(e, f) 含5%纤维素的PLA纤维；(g, h) 含10%纤维素的PLA纤维。刻度尺表示10微米。高分辨率图像下载MS PowerPoint幻灯片3.2. 细胞粘附和分布的分析结果3.2.1. SEM图像在24小时细胞培养和样品固定后，通过SEM观察样品表面的形态。图3展示了对照组、纯PLA以及含1%、5%和10%纤维素的PLA/纤维素纤维上的细胞粘附形态。所有纤维结构上都观察到了细胞粘附。SEM图像显示，纯PLA纤维（图3b）上的细胞间间隙较大，而含1%、5%和10%纤维素的PLA纤维上的细胞则分布更紧密。然而，由于SEM主要提供定性信息，仅能观察局部区域的细胞粘附情况，因此难以全面评估样品中的细胞附着和空间分布。因此，使用SR-FTIR成像来定量评估细胞粘附和分布。图3图3. NIH3T3细胞在(a) 对照组、(b) 纯PLA纤维以及(c–e) 含1%、5%、10%纤维素的PLA基纤维上的SEM图像。刻度尺为20微米。高分辨率图像下载MS PowerPoint幻灯片3.2.2. SR-FTIR成像使用带有HCA的SR-FTIR成像技术来定性和定量评估细胞的分布。此外，它可以通过检测细胞的官能团来确认样品上的细胞粘附情况，并通过SR-FTIR映射显示细胞的位置。由于该技术提供了与特定官能团相关的振动数据，(22,32) 它可以显示一个主导峰，使我们能够准确识别包含所需组分的特定区域。图4显示了纯PLA纤维、PLA/纤维素纤维、NIH3T3细胞以及经过24小时体外细胞培养后的PLA/纤维素纤维的代表性FTIR光谱。PLA纤维的主导峰位于1755 cm–1，对应于羰基（C═O）的特征拉伸。(39?41) 1065、1097、1137和1197 cm–1的峰与C–O拉伸振动有关。(39,40,42?44) 这些峰在所有含有PLA组分的样品中都存在。添加纤维素后，在3290–3532 cm–1范围内出现了一个新的宽峰区，归因于纤维素的O–H拉伸。(21,45) 在含10%纤维素的PLA/纤维素纤维中可以清楚地检测到这一峰。随着纤维素含量的减少，无论是显示特征峰的数量还是其强度都呈现出下降趋势，如图S2所示。在含1%纤维素的PLA纤维中，O–H带几乎不可见。这可能归因于几个因素。首先，纤维素含量可能低于技术的检测限。其次，纤维素O–H拉伸振动的明显缺失可能表明PLA基质和纤维素之间的分子间氢键作用较强。与先前的研究一致，没有出现新的峰，纤维素的添加导致PLA/纤维素纤维的光谱带宽发生了变化。(42) 最后，低纤维素含量加上其在纤维基质中的可能包裹作用，可能进一步降低了其可检测性。NIH3T3细胞的FTIR光谱在1662和1548 cm–1处显示出强烈的吸收，这与蛋白质的酰胺I（C═O拉伸，C–N拉伸）和II带（C–N拉伸，C–NH弯曲）一致。(21,46,47) 此外，NIH3T3在3100–3600 cm–1区域的吸收与O–H拉伸振动相关。(21,46) 如图4所示，FTIR光谱在与细胞存在与否相关的区域显示出明显差异。特别是，PLA的C═O拉伸带（1785–1713 cm–1）和细胞蛋白质的酰胺I带（1682–1610 cm–1）可以清晰区分。因此，这些带被选为聚合物支架和细胞组分的代表性光谱特征，并用于SR-FTIR化学成像的分析。图4图4. 纯PLA纤维、PLA/纤维素纤维、NIH3T3纤维以及PLA/纤维素纤维上NIH3T3细胞的代表性FTIR光谱，光谱分辨率为6 cm–1，扫描时间为64次。高分辨率图像下载MS PowerPoint幻灯片图5展示了PLA纤维和细胞组分的SR-FTIR化学图谱和HCA图谱，这些图谱来自特征官能团。(S3–S6中展示了额外的示例)。这些结果证实了NIH3T3细胞的粘附，并揭示了电纺纤维支架上细胞分布的空间变化。如图5所示，由于直接电纺过程，PLA纤维在BaF2窗口上的沉积并不均匀，这可能会影响细胞的局部分布。这种非均匀的纤维收集突显了纤维排列和沉积形态在控制细胞分布中的潜在作用，这需要进一步研究。对于数据处理，SR-FTIR光谱经过二阶导数变换，然后进行HCA处理，生成区分PLA纤维和细胞区域的彩色编码聚类图。所得到的聚类分配构成了计算每个映射区域的聚类指数和标准化分布指标的基础。图5图5. (a) 纯PLA纤维和(b) 含1%、(c) 5%、(d) 10%纤维素的PLA纤维的SR-FTIR数据处理的代表性示例。(i) 和 (ii) 在10 × 10点网格上获得的SR-FTIR化学图谱，空间分辨率为每点20微米，基于(i) PLA的C═O拉伸带（1785–1713 cm–1）和(ii) NIH3T3细胞的酰胺I带（1682–1610 cm–1）的特征官能团。(iii) 用于区分PLA纤维和细胞组分的代表性导数光谱和相应的HCA颜色聚类图。SR-FTIR图谱是在基线校正、矢量归一化和光谱积分后以6 cm–1的分辨率获得的。高分辨率图像下载MS PowerPoint幻灯片表1中的统计分析显示，纯PLA和复合纤维上细胞的分布存在明显差异。含有5%纤维素的复合纤维显示出最低的Ql值，表明细胞在纤维上的分布最为均匀。总体趋势表明，纤维素含量的增加促进了细胞的均匀分布。先前的研究报告称，将纤维素掺入PLA纤维可以增强细胞-材料相互作用，因为纤维素表面有丰富的羟基（?OH）团，改善了界面相互作用和表面亲水性。(37,48) 这些表面特性有利于细胞附着和活性。(37,38) 然而，当纤维素含量达到10%时，细胞分布不如5%时均匀，尽管仍比1%样品更均匀。原因可能有很多。这可能是由于粉末的积累或纤维直径的增加。一项关于PLA/纤维素纳米晶体电纺垫的相关研究报道，大约5%的纤维素提供了最佳的材料性能平衡，产生了最高的结晶度、拉伸强度和模量。(37) 当纤维素含量增加到10%时，由于纤维素聚集和与PLA链的界面相互作用减少，这些性能下降。(37) 这种聚集减少了有效的相互作用表面积，并削弱了支架的结构完整性，这对组织工程应用非常重要。此外，这与本研究中观察到的纤维直径趋势一致：含有1%和5%纤维素的纤维直径仅比纯PLA略有增加，而含有10%纤维素的纤维直径约为纯PLA的1.7倍。表1显示了基于层次聚类和聚类指数的分析结果。

表1. 基于层次聚类的分析结果
| 样本编号 | 因子 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| PLA基纳米纤维中的纤维素含量（wt%） | 0 | 15 | 10 | |
| 平均纤维直径（μm） | 0.70 ± 0.29 | 0.80 ± 0.31 | 0.80 ± 0.34 | 1.37 ± 0.78 |
| 计算值 | 复制1 | 0.13 | 0.14 | 0.19 | 0.05 |
| 复制2 | 0.28 | 0.02 | 0.16 | 0.12 |
| 复制3 | 0.00 | 0.04 | 0.17 | 0.08 |
| Qn | 0.14 | 0.07 | 0.17 | 0.08 |
| Qn偏差 | 0.14 | 0.06 | 0.02 | 0.03 |
| Ql | 10 | 0.61 | 95.58 | 10.74 | 42.64 |

计算值是通过将聚类指数乘以颜色网格的数量，然后对每个重复实验进行统计平均得到的。

尽管细胞分布的机制解释很复杂，并受到多种因素的影响，但已知纤维形态和表面化学性质会影响细胞的增殖和分布。在含有5%纤维素的纤维中观察到的更均匀的细胞分布可能是由于纤维素在纤维表面的相对均匀分布，以及表面亲水性的提高（有利于细胞附着）、支架的足够机械稳定性以及纤维素在纤维内的适当分散。然而，在纤维素含量较高时，可能会发生纤维素聚集，从而减少有效的表面相互作用并负面影响支架的性能。值得注意的是，SR-FTIR成像是一种扫描特定区域以生成基于特征分子振动空间分布的化学图谱的技术。分析更大的区域可以提高数据的代表性和可靠性，从而增强结果的可重复性。然而，增加扫描区域也会导致需要处理和解释的光谱数据量增加。此外，还应仔细考虑样品厚度，因为它会影响红外吸收，进而影响获得的光谱的质量和解释。在更多区域进行进一步研究并增加重复实验次数将有助于增强统计稳健性。另一个重要的考虑因素是不同组分的光谱峰可能发生重叠。在本研究中，预计纤维素会影响细胞分布；然而，由于纤维素和PLA的特征峰在红外光谱中重叠，因此无法直接分辨PLA纤维内纤维素的空间分布。与荧光显微镜或共聚焦显微镜相比，SR-FTIR成像是一种无标记且非侵入性的技术，它基于内在的分子振动提供生化信息。(49?51) 然而，荧光显微镜和共聚焦显微镜等光学成像技术通常具有更高的空间分辨率，可用于观察细胞形态。(15,52) 因此，将SR-FTIR成像与互补的成像技术结合使用可能会进一步揭示控制细胞分布的潜在机制。

4. 结论
含有PLA和纤维素粉末的复合纤维的直径随着纤维素含量的增加而增大。添加1-5%的纤维素会导致纤维直径略有增加。然而，当添加10%的纤维素时，直径显著增加到1.37 ± 0.78 μm，是纯PLA纤维直径的两倍。SEM图像和SR-FTIR成像的分析结果表明，NIH3T3细胞可以在静电纺丝纤维上生长。SR-FTIR成像有助于定位和观察PLA和细胞的分布。它可以与HCA结合使用，根据聚类指数评估细胞分布。研究表明，纤维素的存在改善了细胞的分布。然而，当纤维素含量达到10%时，可能不会增强细胞行为的均匀分布。当纤维素浓度为5%时，可以在PLA/纤维素纤维上实现最佳的细胞分布。这可能是由于在该浓度下纤维素在纤维内的相对均匀分散，从而提供了有利的支架性能。较高含量的微晶纤维素可能会导致颗粒聚集，导致表面不规则性和机械性能下降。SR-FTIR成像的分析方法可以提供定量结果，有助于达到最佳条件。它是一种有效的观察和分析生化成分的技术。它不仅可以指示组分的分布，还可以准确监测复合材料的定位。在本研究中，SR-FTIR成像被用于评估静电纺丝纤维上的细胞分布，但未涉及不同细胞类型的鉴定或区分。未来的研究可以通过加入不同的添加剂或多种细胞类型，并应用高级的多变量统计方法（如主成分分析（PCA）来扩展这种方法，以便比较添加剂或细胞类型，并进一步扩展SR-FTIR成像在生物材料研究中的应用范围。