微纳纤维导电支架的力学性能对心肌细胞跳动功能的影响

目的心肌组织的细胞外基质由多尺度微纳米胶原纤维和导电浦肯野纤维组成,功能是保证心肌组织同步收缩和心脏泵血功能。本研究利用静电打印制备了仿生结构微纳纤维支架,研究了其力学性能对再生心肌组织同步收缩的影响。方法本文提出了基于熔融和溶液材料复合静电打印工艺制备微纳纤维导电心肌支架;利用静电打印的滞后现象和打印平台的折线运动,制备了柔性曲线结构微纳纤维导电支架。研究了电刺激条件下不同导电性和直线/曲线结构的微纳纤维导电支架中心肌细胞的电生理活性。结果研究发现小直径的纤维越有利于细胞的黏附和生长;心肌细胞可以带动曲线导电支架振动,心肌细胞第8天的跳动频率达到73.7次/min,约是直线导电支架中的2倍。实施电刺激培养5天后发现,电刺激显著提高了支架中心肌辅肌动蛋白的表达,其中心肌细胞跳动频率达到96.5次/min,相比普通培养组提高了35.5%。结论本文制备的微米/亚微米导电支架引导了心肌细胞的定向生长,曲线导电支架具有优异的柔性变形能力,显著提高了心肌细胞的跳动频率和同步性,电刺激培养可以显著增强心肌细胞的跳动功能。