Gold nanorod-incorporated Gelatin-based Conductive Hydrogels for Engineering Cardiac Tissue Constructs

先进的生物材料的开发是增强组织工程学治疗心肌梗塞策略功效的关键步骤。需要进一步增强生物材料的特定特性，包括电导率，机械强度和结构完整性，以促进心肌细胞的功能。在这项工作中，我们制造了可紫外线交联的金纳米棒（GNR）结合的甲基丙烯酸明胶（GelMA）混合水凝胶，具有增强的材料和生物学特性，可用于心脏组织工程。嵌入式GNR促进了水凝胶基质的电导率和机械刚度。接种在GelMA-GNR杂化水凝胶上的心肌细胞表现出出色的细胞保留能力，活力和代谢活性。增加的细胞粘附力导致局部组织的F-肌动蛋白纤维丰富，导致在嵌入GNR的水凝胶上形成整合的组织层。整联蛋白β-1的免疫染色图像证实了杂化水凝胶上改善的细胞-基质相互作用。值得注意的是，在GelMA-GNR水凝胶上观察到心脏特异性标志物（肌型α-肌动蛋白和连接蛋白43）的均匀分布是GNRs浓度的函数。此外，GelMA-GNR杂种还支持心肌细胞的同步组织水平跳动。钙瞬变测定法也表明了类似的观察结果，该实验证明了与纯GelMA相比，GelMA-GNR水凝胶上心肌细胞的节律性收缩。因此，这项研究的发现清楚地表明，使用纳米工程化的GelMA-GNR杂化水凝胶可以开发出具有优异电和机械性能的功能性心脏贴片。