趋化因子如基质细胞衍生因子-1α（SDF-1α）通过向上迁移SDF-1α浓度梯度来调节从原发肿瘤部位扩散的癌细胞的迁移，从而促进其局部侵袭和转移。因此，植入SDF-1α释放支架是捕获表达CXCR4受体的癌细胞的有效策略。在这项工作中，将SDF-1α封装到聚乳酸-乙醇酸（PLGA）基纳米粒子中，随后与壳聚糖电纺以制备平均纤维直径为261±45nm的纳米纤维支架，用于捕获胶质母细胞瘤（GBM）细胞。根据其诱导癌细胞迁移的能力评估，封装的SDF-1α在静电纺丝过程后保持其生物活性。支架还可以提供至少5周的SDF-1α持续释放。使用NIH3T3小鼠成纤维细胞、人Thp-1巨噬细胞和大鼠原代星形胶质细胞的研究发现，支架在体外具有高细胞相容性。此外，对植入支架的Fischer大鼠进行的7天随访表明，其体内无不良反应。而且，支架的纳米纤维结构提供了极好的锚定位点，通过扩展伪足来支持人类GBM细胞的粘附。支架还显示出缓慢的降解动力学，这可能有助于最大化捕获GBM细胞的时间窗口。由于手术切除不能完全切除GBM肿瘤，本研究表明未来可将这些支架植入切除腔壁中，以评估其吸引和捕获大脑中残留GBM细胞的能力。
图1.（A）溶菌酶和（B）SDF-1α负载纳米粒子的扫描电子显微镜图像。
图2.纳米纤维支架的表征。（A）静电纺丝工艺制备纳米纤维支架的实例。左侧的刻度以厘米为单位显示长度。（B）不同纳米颗粒负载纳米纤维支架的ATR-FTIR光谱。对于每个光谱，将吸光度值归一化为其相应的最高吸光度值（在1557cm-1处进行记录），以便比较1758cm-1处的峰高。（C）不同纳米颗粒负载纳米纤维支架的（C）SEM和（D）TEM显微照片。
图3.支架稳定。（A）稳定前后含有10mg纳米粒子负载（7.6%w/w）的纳米纤维支架的ATR-FTIR光谱。（B）稳定的含纳米粒子的纳米纤维支架的SEM显微照片。
图4.体外蛋白质释放研究和SDF-1α生物活性评估。（A）溶菌酶的累积释放相对于从每个样品中回收的生物活性溶菌酶的量（使用浊度降低测定进行量化）。（B）SDF-1α的累积释放相对于从每个样品中回收的SDF-1α的量（使用ELISA量化）。（C）由无SDF-1α的培养基（空白）和补充有40ng/mL SDF-1α的培养基诱导的表达CXCR4的U87-MG细胞的迁移距离。进行统计分析以检测多个数据组之间的任何显著差异（P≤0.05）；****表示P≤0.0001。（D）用不含SDF-1α的培养基（左上）或含有40ng/mL天然SDF-1α（右上）或静电纺丝后提取的SDF-1α（左下）/从含SDF-1α负载粒子的纳米纤维支架释放的SDF-1α（右下）的培养基孵育72h后表达CXCR4的U87-MG细胞负载琼脂糖滴的代表性图像。
图5.支架的降解性。（A）未负载的纳米纤维支架（NF）和那些负载10mg空白纳米粒子的纳米纤维支架（空白NP+NF）在添加20µg/mL溶菌酶的0.05M Tris-HCl缓冲溶液（pH7.4）中进行培养，原始支架随时间变化的降解质量百分比。（B）孵育5周后，未负载的纳米纤维支架（左）和负载10mg空白纳米粒子的支架（右）的SEM图像。
图6.支架的体外细胞相容性和细胞粘附能力。（A）间接细胞毒性：用含有浸出物的条件培养基处理24h的NIH3T3细胞的存活率，归一化为用新鲜培养基（对照）处理的细胞，这些浸出物与未负载的纳米纤维支架（NF）或那些负载10mg空白纳米粒子的纳米纤维支架（空白NP+NF）一起孵育。（B）直接诱导的细胞毒性：三种不同细胞类型的存活率，包括与支架直接接触培养的NIH3T3小鼠成纤维细胞、Thp-1巨噬细胞和原代星形胶质细胞。将细胞与79或154mm2圆形截面的未负载纳米纤维支架（NF）或那些负载10mg空白纳米粒子（空白NP+NF）的支架一起孵育24h或72h。（C）450nm处的吸光度与附着在细胞培养板（CCP）对照表面、NF和空白NP+NF上的U87-MG细胞数量成正比。进行统计分析以检测多个数据组之间的任何显著差异（P≤0.05）。*表示P≤0.05。（D）SEM图像显示附着在NF（左）和空白NP+NF（右）表面的U87-MG细胞的形态。
图7.体内生物相容性研究。将纳米纤维支架卷起（A）并切成高约2mm、直径约2mm（B）的紧凑圆柱体。然后将这些卷起的切片植入健康Fischer大鼠的切除腔中。（C）由IRM监测植入后1天和7天支架的具体情况（仅显示代表性MRI切片）。（D）支架体积随植入持续时间的变化。虚线表示计算出的支架干体积（6.3mm3）。配对t检验显示第1天和第7天平均支架体积之间无显著差异（p=0.10）。
