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目的探讨胶原-碳纳米管复合物薄膜对胚胎大鼠皮层神经元突起发育和NSCs分化的影响,为该材料应用于体外大脑皮层构建和体内中枢神经系统损伤的修复奠定基础。材料与方法一、胶原-碳纳米管复合物薄膜的制备:我们选用了SWCNTs和鼠尾I型胶原作为原料,利用超声的方法进行混匀来制备胶原-碳纳米管混合溶液,最后利用烘干技术制作成胶原-碳纳米管复合物薄膜。二、胶原-碳纳米管复合物薄膜的物理学和生物学评价:我们将制备好的胶原-碳纳米管复合物薄膜进行扫描电子显微镜观察其表面形貌,通过电化学工作站测量其导电性,通过阿尔玛蓝试剂来评价材料与胚胎大鼠皮层神经元、NSCs的生物相容性。三、胶原-碳纳米管复合物薄膜对胚胎大鼠皮层神经元突起发育的影响:将胚胎大鼠皮层神经元接种在材料的表面,在体外培养3d后,对细胞进行固定,进行微管相关蛋白-2的免疫荧光染色,并采用IMAGE J软件中的Neurite Tracer插件对神经元突起的数量和长度进行测量记录,并进行统计分析。同时,通过SEM对体外培养7d的皮层神经元与材料接触的表面形貌进行观察。四、胶原-碳纳米管复合物薄膜对胚胎大鼠皮层NSCs分化的影响:我们将胚胎大鼠皮层NSCs接种在材料的表面,通过撤掉EGF、bFGF,来观察体外培养7d后,材料对NSCs分化为不同谱系神经细胞的影响,并进行统计分析。此外,采用SEM对体外培养7d后,NSCs与材料接触的表面形貌进行观察。结果一、胶原-碳纳米管复合物薄膜的制备:1、分离所得的鼠尾I型胶原溶液清澈透亮,黏度适中,胶原浓度约为3mg/ml;2、制备的胶原-碳纳米管混合溶液肉眼观察无明显聚集物存在,TEM观察:1.5mg/ml和2mg/ml的胶原-碳纳米管溶液中的聚集物相对较多;3、制备的胶原-碳纳米管复合物薄膜肉眼观察均匀程度高,无明显杂质存在。二、胶原-碳纳米管复合物薄膜的物理学和生物学评价:1、SEM观察,不同浓度的胶原-碳纳米管复合物薄膜的均匀程度不同,同透射电镜结果一致,1.5mg/ml和2mg/ml浓度组的胶原-碳纳米管复合物薄膜出现的聚集物较多,表面形貌相对不均匀;2、电化学工作站导电性测量结果发现:从0mg/ml到2mg/ml的不同浓度的胶原-碳纳米管复合物薄膜的电阻率(*m)分别为:9.19x104,14.1,5.77x10-1,1.89x10-3,1.54x10-4;3、阿尔玛蓝生物相容性检测结果发现:体外培养7d后,从0mg/ml到2mg/ml的不同浓度的胶原-碳纳米管复合物薄膜上,胚胎大鼠皮层神经元的平均氧化还原率(%)分别为:48.36±5.22,55.32±5.15,55.37±2.68,44.39±2.82,34.66±2.97,差异有统计学意义(P<0.01),且0mg/ml组与1.5mg/ml组,0.5mg/ml组与1mg/ml组无统计学差异,余各组氧化还原率不同(P<0.01)。体外培养7d后,从0mg/ml到2mg/ml的不同浓度的胶原-碳纳米管复合物薄膜上,胚胎大鼠皮层NSCs的平均氧化还原率(%)分别为:20.89±0.45,25.03±2.78,19.78±1.21,19.35±1.20,19.42±0.60,差异有统计学意义(P<0.01),且0.5mg/ml组与0mg/ml、1mg/ml、1.5mg/ml、2mg/ml组氧化还原率不同(P<0.01)。三、胶原-碳纳米管复合物薄膜对胚胎大鼠皮层神经元突起发育的影响1、体外培养3d后,从0mg/ml到2mg/ml的不同浓度组的胶原-碳纳米管复合物薄膜材料上的神经元的突起的数量(个)分别为:1.17±0.64,1.06±0.25,1.49±0.78,1.04±0.19,1.06±0.35,差异有统计学意义(P<0.01),且1mg/ml组与其他各组神经元突起的数量不同(P<0.01);2、体外培养3d后,从0mg/ml到2mg/ml的不同浓度组的胶原-碳纳米管复合物薄膜材料上的神经突起的平均长度(μm)分别为:56.13±26.88,68.23±48.73,84.48±32.53,73.08±23.74,77.15±27.67,差异有统计学意义(P<0.05),且0mg/ml组与1mg/ml、2mg/ml组突起的平均长度不同(P<0.05)。四、胶原-碳纳米管复合物薄膜对胚胎大鼠皮层NSCs分化的影响1、体外培养7d后,在0mg/ml到2mg/ml的不同材料表面上,胚胎大鼠皮层NSCs自发分化为MAP-2抗体阳性的神经元的比例(%)分别为:25.69±0.92,28.54±1.05,28.15±0.96,24.27±1.66,24.02±1.21,差异有统计学意义(P<0.01),且0mg/ml组与0.5mg/ml、1mg/ml组,0.5mg/ml组与0mg/ml、1.5mg/ml、2mg/ml组,1mg/ml组与0mg/ml、1.5mg/ml、2mg/ml组分化为神经元的比例不同(P<0.05);2、体外培养7d后,在0mg/ml到2mg/ml的不同材料表面上,胚胎大鼠皮层NSCs自发分化为GFAP抗体阳性的星型胶质细胞的比例(%)分别为:44.02±0.61,27.59±0.11,32.19±1.23,30.25±2.23,23.89±1.33,差异有统计学意义(P<0.01),且1.5mg/ml组与0.5mg/ml、1mg/ml组分化为星型胶质细胞的比例相同(P>0.05),余各组两两比较均不相同(P<0.05)。3、体外培养7d后,在0mg/ml到2mg/ml的不同材料表面上,胚胎大鼠皮层NSCs自发分化为OLIGODENDROCYTE抗体阳性的少突胶质细胞的比例(%)分别为:25.98±11.41,39.78±6.74,35.91±4.64,32.90±7.14,27.07±3.21,各组间比较无统计学差异。结论1、胶原-碳纳米管复合物薄膜的生物相容性与材料的浓度及细胞的种类有关,0.5~1.5mg/ml组的生物相容性较好,而2mg/ml组的生物相容性较差。2、不同浓度的胶原-碳纳米管复合物薄膜对神经元突起的发育的影响不同,1mg/ml的胶原-碳纳米管复合物薄膜可以促进胚胎大鼠皮层神经元突起的发育。3、不同浓度的胶原-碳纳米管复合物薄膜对NSCs分化的影响不同,0.5mg/ml和1mg/ml的胶原-碳纳米管复合物薄膜可以促进胚胎大鼠NSCs向神经元分化;0.5mg/ml、1mg/ml、1.5mg/ml和2mg/ml的胶原-碳纳米管复合物薄膜均能抑制胎大鼠皮层NSCs向星型胶质细胞分化,且2mg/ml组最明显;不同材料对胚胎大鼠皮层NSCs向少突胶质细胞分化比例无差别。