石墨烯由于其固有的化學(xué)惰性、生物相容性和機(jī)械柔性，在指導(dǎo)細(xì)胞粘附和分化等行為方面具有巨大潛力。由于石墨烯的二維(2D)性質(zhì)，將石墨烯微加工成微/納米尺度的材料已被廣泛用于指導(dǎo)細(xì)胞組裝。在本研究中，我們報(bào)告了褶皺石墨烯，即具有納米級(jí)波狀表面紋理的單片石墨烯，可作為一種有效促進(jìn)C2C12成肌細(xì)胞定向分化的組織工程平臺(tái)。我們通過(guò)壓縮應(yīng)變誘導(dǎo)變形，使石墨烯平面形成納米級(jí)褶皺形貌。將C2C12小鼠成肌細(xì)胞接種于單軸褶皺的石墨烯上，不僅在單細(xì)胞水平上促進(jìn)了細(xì)胞的排列和伸長(zhǎng)，而且與平面石墨烯相比，也促進(jìn)了肌管的分化和成熟。這些結(jié)果證明了褶皺石墨烯平臺(tái)在組織工程和骨骼肌組織再生醫(yī)學(xué)中的實(shí)用性。
Fig. 1：各向異性褶皺石墨烯平臺(tái)的制備與表征。(a)制備褶皺石墨烯。(b)褶皺石墨烯基底相對(duì)于預(yù)應(yīng)變的波長(zhǎng)和RMS高度。(c)在不同預(yù)應(yīng)變的VHB基底和裸VHB薄膜上的褶皺石墨烯的拉曼光譜。(d) 150%和(e) 300%制備石墨烯揉褶皺后的SEM圖。(f) C2C12細(xì)胞在皺褶石墨烯上的成肌分化和排列示意圖。
Fig. 2：在各向異性皺褶石墨烯平臺(tái)上接種3天后，單細(xì)胞水平的C2C12細(xì)胞的形態(tài)。(a)裸(無(wú)石墨烯)、平(有石墨烯)、150%和300%預(yù)加壓皺石墨烯平臺(tái)上C2C12細(xì)胞的免疫熒光圖像。C2C12細(xì)胞播種后3天形態(tài)學(xué)分析：(b)細(xì)胞長(zhǎng)度，(c)細(xì)胞寬度，(d)長(zhǎng)寬比。
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Fig. 3：皺褶石墨烯上肌管的形態(tài)。(a)各向異性皺褶石墨烯上肌管的熒光圖像和角度分布。肌管形態(tài)定量分析：(b)肌管長(zhǎng)度，(c)肌管寬度，(d)長(zhǎng)寬比。
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Fig. 4：量化各向異性皺褶石墨烯平臺(tái)上肌管的成熟指數(shù)。(a)融合指數(shù)。(b)成熟指數(shù)。(c)肌管面積分?jǐn)?shù)。(d)細(xì)胞在平整/褶皺石墨烯上的密度。
相關(guān)研究成果于2019年由伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校機(jī)械科學(xué)與工程系SungWoo Nam課題組，發(fā)表在
Microsystems & Nanoengineering (https://doi.org/10.1038/s41378-019-0098-6)上。原文：Uniaxially crumpled graphene as a platform for guided myotube formation
