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Ultrasound-Activated Piezoelectric Polyvinylidene Fluoride–Trifluoroethylene Scaffolds for Tissue Engineering Applications

生物医学工程 再生(生物学) 聚偏氟乙烯 纳米纤维 脚手架 超声波 材料科学 组织工程 压电 刺激 生物物理学 医学 纳米技术 细胞生物学 复合材料 内科学 聚合物 放射科 生物
作者
Andrew E Bryan,Maksym Krutko,Jennifer Westphal,Maulee Sheth,Leyla Esfandiari,Greg M. Harris
出处
期刊:Military Medicine [Oxford University Press]
卷期号:188 (Supplement_6): 61-66 被引量:4
标识
DOI:10.1093/milmed/usad018
摘要

ABSTRACT Severe peripheral nervous system (PNS) injuries have limited options for therapeutic solutions to regain functional recovery. This can be attributed in part to the lack of regeneration pathways promoted by recapitulating chemical, physical, and electrical cues to direct nerve guidance. To address this, we examined ultrasonic stimulation of a piezoelectric polyvinylidene fluoride–triflouroethylene (PVDF-TrFE) scaffold as a potentially clinically relevant therapy for PNS regeneration. Owing to the piezoelectric modality of PVDF-TrFE, we hypothesize that ultrasound stimulation will activate the scaffold to electrically stimulate cells in response to the mechanical deformation mediated by sound waves. Biocompatible PVDF-TrFE scaffolds were fabricated to be used as an ultrasound-activated, piezoelectric biomaterial to enhance cellular activity for PNS applications. NIH-3T3 fibroblasts were cultured on PVDF-TrFE nanofibers and stimulated with low-, medium-, or high-powered ultrasound. 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide (MTT) assays were performed on fibroblasts to measure the metabolic activity of the cells following stimulation. MTT assays showed that ultrasound-stimulated fibroblasts on PVDF-TrFE scaffolds had increased metabolic activity as power was increased, whereas on plain polystyrene, an opposite trend was observed where cells had a decreased metabolic activity with ascending levels of ultrasound power. Ultrasound-stimulated PVDF-TrFE nanofibers hold exciting potential as a therapy for PNS injuries by promoting increased metabolic activity and proliferation. The ability to noninvasively stimulate implantable piezoelectric nanofibers to promote mechanical and electrical stimulation for nerve repair offers a promising benefit to severe trauma patients.
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