NML研究文章 | 石墨烯促进骨细胞分化

【引言】

调控细胞行为,发展细胞治疗是近年来生物医学工程的研究热点,纳米材料的发展为此提供了有效的途径。石墨烯具有丰富的衍射结构且表面易于化学修饰和改性,在生物医学工程领域具有良好的应用前景。石墨烯表面纳米结构和化学基团组分的不同,使得与细胞之间的相互作用也存在很大差异。

本文亮点

1   碳纳米墙(CNWs)的水平和垂直取向对细胞的分化行为造成影响。

2   石墨烯基表面具有无毒性,可作为细胞黏附与生长的载体。

3   水平CNWs可增强骨细胞早期分化,垂直CNWs能促进细胞后期分化。

4   CNWs与分化培养基的协同作用增强了细胞矿化现象。


内容简介

欧洲科学院外籍院士、澳大利亚昆士兰科技大学K. Ostrikov教授等人用等离子增强CVD方法制备了垂直和水平分布的类石墨烯CNWs结构,通过调控CVD工艺参数可以调控CNWs的密度和取向。将此结构作为Saos-2骨细胞分化的培养平台,研究了水平和垂直分布两种表面形貌对细胞粘附、增殖和分化的影响。

研究表明:1. 石墨烯表面无毒性,可作为细胞粘附和生长的基体; 2.水平分布的CNWs可增强细胞早期分化行为,垂直分布的CNWs能促进骨细胞矿化和后期分化行为。

这项研究表明石墨烯表面具有生物相容性,其表面拓扑形貌影响细胞行为,在未来组织工程领域具有应用前景。


图文解读

1  类石墨烯CNWs的形貌
使用等离子增强CVD方法制备了两种石墨烯表面结构:第一种是稠密、垂直分布的CNWs表面(图a),第二种由水平分布的薄CNWs和少量垂直分布CNWs构成的杂化石墨烯表面(HGL,图b)

2  石墨烯表面形貌对骨细胞增殖的影响

CNWs和HGLs的表面形貌直接影响细胞的行为响应:HKL表面对细胞具有生物相容性,细胞能迅速增殖,然而其粘着点显著少于CNWs和空白对比样表面。3  骨细胞在不同表面的矿化行为

通过监测粘附细胞25天内的碱性磷酸酶(ALP)和钙元素含量来分析Saos-2在不同表面的分化/矿化行为。在分化/成骨条件下,HKL表面细胞产生的ALP量比CNWs和空白对比样表面高出25%。


作者简介

K.Ostrikov,澳大利亚昆士兰科技大学澳大利亚国家科学机构联邦科学与工业研究组织(CSIRO)和悉尼大学等离子体纳米科学领域的首席科学家和国际著名教授。欧洲科学院外籍院士。

他将等离子体纳米技术应用到医药领域并使其发展成为一个独特的研究领域(Rev.Mod. Phys. 2005, 77, 489影响因子45.0)。

该领域的诞生被世界公认为物理学上的一大进步(Adv.Phys. 2013, 62, 113,影响因子34.3

主页:

http://staff.qut.edu.au/details?id=ostrikok


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