《Biomaterials》：Incorporation of low-oxidation graphene oxide into electrospun poly(ε-caprolactone) /gelatin scaffolds for human embryonic stem cell‐derived retinal pigment epithelium cell transplantation
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基于支架的视网膜色素上皮（Retinal Pigment Epithelium, RPE）移植是保留或恢复黄斑变性视力的候选方法。电纺聚ε-己内酯（Poly(ε-caprolactone), PCL）/明胶（Gelatin, Gel）支架已证实支持细胞增殖与功
基于支架的视网膜色素上皮（Retinal Pigment Epithelium, RPE）移植是保留或恢复黄斑变性视力的候选方法。电纺聚ε-己内酯（Poly(ε-caprolactone), PCL）/明胶（Gelatin, Gel）支架已证实支持细胞增殖与功能，但其力学性不足损害了手术操作与递送性。研究人员在低氧化度氧化石墨烯（Graphene Oxide, GO）掺入电纺PCL/Gel支架，并评估其用于人胚胎干细胞（Human Embryonic Stem Cell, hESC）源性RPE细胞移植的性能。研究人员发现，低氧化度GO的掺入将支架水接触角（Water Contact Angle, WCA）从45.47 ± 8.44°改善至27.48 ± 1.42°，拉伸强度从1.60 ± 0.06 MPa（极限应变16%）提升至1.75 ± 0.07 MPa（断裂伸长率44%），同时保持纤维可成型性与生物相容性。PCL/Gel/GO支架支持RPE特异性蛋白表达（MITF, PAX6, CRALBP, ZO-1）并建立良好细胞极性，表现为顶侧Na+/K+-ATP酶。透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）显示PCL/Gel/GO支架上的hESC-RPE细胞形成顶侧微绒毛。RNA测序（RNA-seq）揭示PCL/Gel/GO支架上营养因子与吞噬功能得以保留，并通过CNTF、IGF1和VEGFA表达水平升高及荧光微球摄取能力改善进一步验证。此外，PCL/Gel/GO支架增强的力学性能消除了植入前额外处理需求并促进植入时手术操作。支架未引起可观察的短期视网膜功能障碍，表明良好短期可行性。综上，支架结构特征、RPE功能谱及手术发现确立PCL/Gel/GO支架作为多功能平台，值得进一步研究其在基于支架的细胞治疗黄斑变性中的应用。
该研究发表于《Biomaterials》，针对黄斑变性等疾病导致的视网膜色素上皮（RPE）退化问题，现有电纺聚ε-己内酯（PCL）/明胶（Gel）支架虽具生物相容性但亲水性差、力学性能不足难以满足手术递送需求，且单纯氧化石墨烯（GO）存在眼毒性的局限，研究人员通过开展低氧化度GO增强PCL/Gel纳米纤维复合支架的构建与表征，结合人胚胎干细胞（hESC）源性RPE细胞体外培养及兔眼视网膜下移植模型，旨在开发兼具优良力学性、生物相容性及促细胞功能的移植载体。研究结论表明低氧化度GO掺入显著改善支架亲水性与力学性能，支持hESC-RPE细胞极性形成、分泌及吞噬功能维持，且短期体内移植未引起视网膜结构与功能异常，为黄斑变性支架基细胞疗法提供了新平台。
研究人员主要采用的关键技术方法包括：低氧化度GO的制备与X射线光电子能谱（XPS）表征；通过静电纺丝制备PCL/Gel与PCL/Gel/GO纳米纤维支架并采用扫描电子显微镜（SEM）观察形貌；水接触角（WCA）评估润湿性、电子拉力机测试拉伸性能；hESC定向分化为RPE细胞并接种于支架；活死细胞染色与活性氧（ROS）检测评估细胞相容性；免疫荧光检测RPE标志物（MITF、PAX6、CRALBP、ZO-1、Na+/K+-ATP酶）与TEM观察超微结构；RNA测序（RNA-seq）与逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）分析基因表达；荧光微球吞噬实验评估功能；选用新西兰大白兔（n=4）建立视网膜下移植模型，术后通过光学相干断层扫描（OCT）与全视野视网膜电图（ffERG）监测结构功能，组织学甲苯胺蓝染色评估植入部位反应。
结果与讨论浓缩
3.1. Fabrication and characterization of PCL/Gel/GO scaffolds
研究人员通过静电纺丝制备PCL/Gel/GO纳米纤维膜，SEM显示其呈无珠互联网络、平均直径（358.97 ± 92.57 nm）大于PCL/Gel（180.32 ± 68.93 nm）且孔径更大；WCA由45.47 ± 8.44°降至27.48 ± 1.42°，拉伸强度增至1.75 ± 0.07 MPa、断裂伸长率达44%（PCL/Gel为1.60 ± 0.06 MPa、16%）。体外浸泡一周后厚度由17.9 ± 1.0 μm膨胀至25.3 ± 0.3 μm（溶胀率41.34%）。活死染色与ROS检测显示支架条件培养基及支架表面培养的hESC-RPE细胞存活率高且无显著ROS诱导，证实良好细胞相容性。
3.2. Evaluation of growth and polarization of hESC-RPE cells on PCL/Gel/GO scaffolds
培养4周后，支架与对照组均表达RPE特异性标志物MITF、PAX6、CRALBP、ZO-1；但支架组细胞呈现顶侧Na+/K+-ATP酶极化表达，对照组无此特征。TEM证实支架上细胞顶区发育良好微绒毛、顶质内色素颗粒积聚、核基底定位并形成紧密连接，表明PCL/Gel/GO支架支持hESC-RPE细胞生长与极化成熟。
3.3. Evaluation of secretory and phagocytic functions of hESC-RPE cells on PCL/Gel/GO scaffolds
RNA-seq分析6周培养细胞，154个RPE特征基因中NDC80、SLC6A20、VEGFA、TRPM1、GPM6B显著上调；分泌营养因子基因CNTF、IGF1、VEGFA显著上调，RT-qPCR验证一致。吞噬相关基因TLR4、CD36、TGFB1显著上调，荧光微球吞噬实验定量显示支架组摄取量显著高于对照，证实支架增强hESC-RPE细胞分泌与吞噬功能。
3.4. In vivo evaluation of PCL/Gel/GO scaffolds in rabbit eyes
将PCL/Gel/GO支架（1例厚50 μm、3例厚20 μm）植入兔眼视网膜下，OCT显示30天内支架稳定位于神经视网膜与原生RPE之间；厚支架体内OCT测约185 μm、组织学约70 μm，薄支架OCT测50–55 μm、组织学29–33 μm（组织处理致收缩）。各例视网膜层保留，无持续脱离、出血、炎症或重大并发症；厚支架下出现明显细胞胼胝体。30天全视野视网膜电图（ffERG）显示术眼与对侧眼波形形态与反应时序相当，保留全局视网膜功能，表明短期生物相容性与安全性良好。
讨论与结论总结
讨论部分指出黄斑病变需支撑性基底膜以促成RPE极化单层，理想支架须兼顾促细胞成熟、适宜力学与宿主相容性。低氧化度GO提升PCL/Gel亲水性（WCA降低）与力学性能（强度与延展性增强）以满足手术递送，明胶溶胀增厚但在可接受范围，未化学交联靠物理纠缠维持结构并逐步释放明胶利于营养交换且避免交联剂毒性。hESC-RPE在支架上标志物稳定表达、紧密连接与顶侧微绒毛形成、Na+/K+-ATP酶顶侧极化，证实促成熟；转录组显示CNTF、IGF1、VEGFA上调具神经营养与脉络膜毛细血管支持潜力，吞噬基因与微球摄取增强反映功能保留，需注意VEGF与IGF1调控以防病理性血管增生。体内兔模型证实增强力学改善递送无需热处理，厚度是影响操作主因，20 μm薄支架平衡递送与恢复优于50 μm厚支架（致细胞胼胝体与较高收缩率62.16%）。OCT活体与水合状态测得厚于脱水组织学切片，明胶基材料易收缩（薄支架34%–42%）属预期。组分降解差异：明胶数周至数月酶解、PCL酯键慢水解（2–4年）、低氧化GO稳定或可肾清除；30天内结构完整无崩解，厚支架下细胞胼胝体提示降解产物量与厚度优化需求。局限含未直接比较常规GO、短期评估与小样本，需长期稳定性、生物相容性及降解定量（酶解动力学、分子量变化、产物微环境效应）与GO结构确证（XRD、拉曼）。未来可拓展作药物递送系统负载免疫调节或抗血管生成剂。结论翻译：综上，低氧化度GO掺入PCL/Gel支架改善了电纺效果、润湿性与力学性能；PCL/Gel/GO支架支持RPE特异性极性并维持分泌与吞噬功能；兔视网膜下植入显示30天观察期内手术操作改善且未检测到全局视网膜功能短期损害；通过整合体内结构、功能与手术评估，研究将这些支架定位为多功适应平台而非单一用途植入物；本研究为下一代亚视网膜支架合理设计（结合结构支撑、微环境调节与治疗递送）提供关键步骤；本研究为初步短期可行性研究，需进一步探讨长期安全与有效性，扩大样本量与细胞功能评估。
