藻酸盐纳米贴片：生物打印技术的新前沿

来自 实验室仪器网

《应用表面科学进展》最近发表的一篇科研成果描述了由海藻酸钠(NaAlg)、聚乙烯醇(PVA)和吲哚菁绿(ICG)组成的纳米结构贴片的生物打印，这些贴片可以自由分散或封装在脂质体中。

使用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)评估三种配方，以研究它们的表面形貌和结构特征。

海藻酸钠和聚乙烯醇(PVA)复合材料因其生物相容性和互补特性而常用于组织再生。它们结合在一起，形成适用于生物医学用途的稳定水凝胶。加入ICG可增强这些系统的性能，增加光学功能。将ICG封装在脂质体中可进一步提高稳定性，从而实现控制释放，并通过近红外荧光实时监测材料降解。

补片与宿主组织之间的界面对再生结果至关重要。因此，通过材料加工来调整微结构至关重要。为了研究这些影响，我们制作了三种类型的补片：NaAlg/PVA(PS0)、含游离ICG的NaAlg/PVA(PS1)以及含脂质体包裹的ICG的NaAlg/PVA(PS2)。

采用标准反相法，以L-α-磷脂酰胆碱为原料，制备脂质体。采用动态光散射法表征粒径及粒径分布。

制备了三种用于生物打印的凝胶配方：NaAlg/PVA(S0)、含游离ICG的NaAlg/PVA(S1)以及含脂质体包裹的ICG的NaAlg/PVA(S2)。这些配方分别用于制备相应的贴片：PS0、PS1和PS2。

含有ICG（PS1和PS2）的贴片因染料的作用而呈现明显的颜色。对于S0，分别在超纯水中制备NaAlg和PVA的水溶液，然后混合。对于S1和S2，将游离ICG溶液或脂质体ICG分散体添加到S0混合物中。

贴片设计使用AutodeskInventorPro创建，模型为边长10毫米、高0.4毫米的正方体。贴片使用BIOX生物打印机打印，然后风干48小时。为防止染料受光降解，染色样品在此期间置于阴暗处。干燥后，所有贴片均浸入500μMC​​aCl2水溶液中1分钟，以完成交联。

使用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征表面形貌。采用基于光纤的装置，使用覆盖500-2500nm波长范围的宽带光源，评估其光学特性（包括反射率和透射率）。

PVA和NaAlg的表面张力差异导致贴片在离子暴露后出现各向异性收缩。在制备过程中加入其他化学物质后，双聚合物复合材料发生了形态重构。因此，贴片表现出不同的物理化学特性，并对与CaCl2交联的反应也存在差异。

SEM分析表明，CaCl2交联会影响表面形貌，导致聚集体、孔隙和规则凹凸的形成。这些表面特征通过AFM进行量化，揭示了表面粗糙度的差异。PS1的孔隙数量少于PS0，且孔隙尺寸较小；而PS2的整体孔隙密度和面积最低。

精细扫描还捕捉到了贴片表面脂质体的聚集。尽管脂质体在140至230纳米之间形成簇，但单个囊泡仍保持完整，直径约为120纳米，与其在水分散体中的大小一致。脂质体的加入使表面粗糙度增加了约5.8%。

相比之下，含有游离或封装ICG的贴剂表面粗糙度降低。这归因于ICG与聚合物基质之间的相互作用，这种相互作用似乎缓和了交联引起的收缩。

PS1和PS2光学特性的差异与调整贴片以用于特定的诊断或治疗用途相关。反射光谱表明染料聚集，从而改变了贴片与光的相互作用方式。

在PS1中，聚集导致吸收光谱发生约20纳米的红移。这种光谱增宽和偏移可能会降低光吸收的精度，从而影响贴片在光动力疗法或成像应用中的性能。

该研究证明了基于NaAlg/PVA的贴片生物打印技术的成功，该贴片包含游离或脂质体包覆的ICG。形态学分析强调了交联和染料包覆如何影响表面粗糙度和结构组织。光学测量证实脂质体保留了ICG的光物理特性并减少了聚集。

这些发现支持使用脂质体封装来改善含ICG生物材料的功能稳定性。调整表面形貌和光学行为的能力使这些贴片成为诊断、药物输送和再生医学应用的有希望的候选材料。

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