在被动和电刺激环境中金电极上与 Lubricin 和透明质酸-Lubricin 复合涂层的细胞相互作用,ACS Biomaterials Science & Engineering

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在被动和电刺激环境中金电极上与 Lubricin 和透明质酸-Lubricin 复合涂层的细胞相互作用
ACS Biomaterials Science & Engineering ( IF 5.4 ) Pub Date : 2021-07-20 , DOI: 10.1021/acsbiomaterials.1c00479
Natalie Szin ₁ , Saimon M Silva _{2,

3} , Simon E Moulton _{2,

3} , Robert M I Kapsa _{2,

4} , Anita F Quigley _{2,

4} , George W Greene ₁

Affiliation

在仿生学领域，可植入仿生界面的长期有效性取决于与生物组织保持“清洁”和无污染的电界面。Lubricin (LUB) 是一种天生具有生物相容性的糖蛋白，具有令人印象深刻的防污性能。与传统的防粘涂层不同，LUB 涂层不会钝化电极表面，这为 LUB 涂层控制植入式电极界面的表面污染提供了巨大的潜力。本研究表征了牛天然 LUB (N-LUB)、重组人 LUB (R-LUB)、透明质酸 (HA) 以及 HA 和 R-LUB (HA/R-LUB) 在金电极上的复合涂层的防污性能在被动和电刺激环境中对抗人类原代成纤维细胞和软骨细胞长达 96 小时。R-LUB 涂层显示出高效的防污性能，即使在双相电刺激下，也能防止几乎所有的成纤维细胞和软骨细胞的粘附和增殖。N-LUB 涂层虽然在短期内显示出功效，但在较长时间内未能对成纤维细胞或软骨细胞产生持续的防污性能。HA/R-LUB 复合薄膜在被动和电刺激环境中也表现出与 R-LUB 涂层相当的高效防污性能。R-LUB 和 HA/R-LUB 涂层在电刺激环境中的高电化学稳定性和持久防污性能揭示了这些涂层在控制可植入仿生应用中不需要的细胞粘附方面的潜力。即使在双相电刺激下，也能防止几乎所有的成纤维细胞和软骨细胞的粘附和增殖。N-LUB 涂层虽然在短期内显示出功效，但在较长时间内未能对成纤维细胞或软骨细胞产生持续的防污性能。HA/R-LUB 复合薄膜在被动和电刺激环境中也表现出与 R-LUB 涂层相当的高效防污性能。R-LUB 和 HA/R-LUB 涂层在电刺激环境中的高电化学稳定性和持久防污性能揭示了这些涂层在可植入仿生应用中控制不需要的细胞粘附的潜力。即使在双相电刺激下，也能防止几乎所有的成纤维细胞和软骨细胞的粘附和增殖。N-LUB 涂层虽然在短期内显示出功效，但在较长时间内未能对成纤维细胞或软骨细胞产生持续的防污性能。HA/R-LUB 复合薄膜在被动和电刺激环境中也表现出与 R-LUB 涂层相当的高效防污性能。R-LUB 和 HA/R-LUB 涂层在电刺激环境中的高电化学稳定性和持久防污性能揭示了这些涂层在可植入仿生应用中控制不需要的细胞粘附的潜力。未能在较长时间内对成纤维细胞或软骨细胞产生持续的防污性能。HA/R-LUB 复合薄膜在被动和电刺激环境中也表现出与 R-LUB 涂层相当的高效防污性能。R-LUB 和 HA/R-LUB 涂层在电刺激环境中的高电化学稳定性和持久防污性能揭示了这些涂层在可植入仿生应用中控制不需要的细胞粘附的潜力。未能在较长时间内对成纤维细胞或软骨细胞产生持续的防污性能。HA/R-LUB 复合薄膜在被动和电刺激环境中也表现出与 R-LUB 涂层相当的高效防污性能。R-LUB 和 HA/R-LUB 涂层在电刺激环境中的高电化学稳定性和持久防污性能揭示了这些涂层在可植入仿生应用中控制不需要的细胞粘附的潜力。

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Cellular Interactions with Lubricin and Hyaluronic Acid–Lubricin Composite Coatings on Gold Electrodes in Passive and Electrically Stimulated Environments

In the field of bionics, the long-term effectiveness of implantable bionic interfaces depends upon maintaining a “clean” and unfouled electrical interface with biological tissues. Lubricin (LUB) is an innately biocompatible glycoprotein with impressive antifouling properties. Unlike traditional antiadhesive coatings, LUB coatings do not passivate electrode surfaces, giving LUB coatings great potential for controlling surface fouling of implantable electrode interfaces. This study characterizes the antifouling properties of bovine native LUB (N-LUB), recombinant human LUB (R-LUB), hyaluronic acid (HA), and composite coatings of HA and R-LUB (HA/R-LUB) on gold electrodes against human primary fibroblasts and chondrocytes in passive and electrically stimulated environments for up to 96 h. R-LUB coatings demonstrated highly effective antifouling properties, preventing nearly all adhesion and proliferation of fibroblasts and chondrocytes even under biphasic electrical stimulation. N-LUB coatings, while showing efficacy in the short term, failed to produce sustained antifouling properties against fibroblasts or chondrocytes over longer periods of time. HA/R-LUB composite films also demonstrated highly effective antifouling performance equal to the R-LUB coatings in both passive and electrically stimulated environments. The high electrochemical stability and long-lasting antifouling properties of R-LUB and HA/R-LUB coatings in electrically stimulating environments reveal the potential of these coatings for controlling unwanted cell adhesion in implantable bionic applications.

更新日期：2021-08-09

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