Bone tissue engineering is a practical approach to repairing broken or damaged bones that combines scaffold, cells, and growth factors for treatment. In this study, polycaprolactone (PCL)/gelatin (Ge)/hydroxyapatite (HA) core-shell nanocomposites have been produced by the coaxial electrospinning method. Coaxial electrospinning is an efficient method for scaffold preparation to provide an interconnected porous fibrous scaffold. The prepared nanocomposite simultaneously benefited from the good mechanical behavior of the core PCL polymer. The desired biological properties also originated from the outer layer of the Ge/HA nanocomposite. Nanofibrous scaffolds' properties were characterized using SEM, TEM, FTIR, TGA, DSC, tensile test, contact angle, and MTT assay. The morphology of the as-electrospun nanofibers was investigated using SEM and TEM, which revealed a defect-less fibrous morphology. TEM images showed the core-shell structure of the prepared scaffold nanofibers. The contact angle test showed that the presence of HA nanoparticles has improved the wettability of fibrous composites. In addition, HA nanoparticles could effectively strengthen the polymer scaffolds. The highest UTS value of 4.1 MPa was obtained in the PCL/(Ge+10%HA) sample. The cytotoxicity results revealed that the prepared scaffolds were utterly biocompatible. Moreover, significant cell proliferation of osteosarcoma cells was observed at high HA contents. The interconnected pores allowed cells to migrate into the scaffolds and grow inside. Based on the obtained results, PCL/(Ge/ HA) core-shell nanofibers could be a promising candidate for bone scaffolds.

中文翻译：

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通过用于组织工程的聚己内酯/（明胶/羟基磷灰石）核壳纳米纤维增强结构强度并提高细胞存活率

骨组织工程是一种修复骨折或受损骨骼的实用方法，它结合了支架、细胞和生长因子进行治疗。在这项研究中，通过同轴静电纺丝法制备了聚己内酯（PCL）/明胶（Ge）/羟基磷灰石（HA）核壳纳米复合材料。同轴静电纺丝是一种有效的支架制备方法，可提供互连的多孔纤维支架。制备的纳米复合材料同时受益于核心 PCL 聚合物的良好机械性能。所需的生物学特性也源于 Ge/HA 纳米复合材料的外层。使用 SEM、TEM、FTIR、TGA、DSC、拉伸试验、接触角和 MTT 测定来表征纳米纤维支架的特性。使用 SEM 和 TEM 研究了电纺纳米纤维的形态，这揭示了无缺陷的纤维形态。TEM图像显示了制备的支架纳米纤维的核壳结构。接触角测试表明，HA纳米粒子的存在提高了纤维复合材料的润湿性。此外，HA纳米粒子可以有效地增强聚合物支架。在 PCL/(Ge+10%HA) 样品中获得了 4.1 MPa 的最高 UTS 值。细胞毒性结果表明，制备的支架具有完全的生物相容性。此外，在高 HA 含量下观察到骨肉瘤细胞的显着细胞增殖。相互连接的孔允许细胞迁移到支架中并在其中生长。基于所获得的结果，PCL/(Ge/HA)核壳纳米纤维可能是一种很有前途的骨支架候选材料。TEM图像显示了制备的支架纳米纤维的核壳结构。接触角测试表明，HA纳米粒子的存在提高了纤维复合材料的润湿性。此外，HA纳米粒子可以有效地增强聚合物支架。在 PCL/(Ge+10%HA) 样品中获得了 4.1 MPa 的最高 UTS 值。细胞毒性结果表明，制备的支架具有完全的生物相容性。此外，在高 HA 含量下观察到骨肉瘤细胞的显着细胞增殖。相互连接的孔允许细胞迁移到支架中并在其中生长。基于所获得的结果，PCL/(Ge/HA)核壳纳米纤维可能是一种很有前途的骨支架候选材料。TEM图像显示了制备的支架纳米纤维的核壳结构。接触角测试表明，HA纳米粒子的存在提高了纤维复合材料的润湿性。此外，HA纳米粒子可以有效地增强聚合物支架。在 PCL/(Ge+10%HA) 样品中获得了 4.1 MPa 的最高 UTS 值。细胞毒性结果表明，制备的支架具有完全的生物相容性。此外，在高 HA 含量下观察到骨肉瘤细胞的显着细胞增殖。相互连接的孔允许细胞迁移到支架中并在其中生长。基于所获得的结果，PCL/(Ge/HA)核壳纳米纤维可能是一种很有前途的骨支架候选材料。接触角测试表明，HA纳米粒子的存在提高了纤维复合材料的润湿性。此外，HA纳米粒子可以有效地增强聚合物支架。在 PCL/(Ge+10%HA) 样品中获得了 4.1 MPa 的最高 UTS 值。细胞毒性结果表明，制备的支架具有完全的生物相容性。此外，在高 HA 含量下观察到骨肉瘤细胞的显着细胞增殖。相互连接的孔允许细胞迁移到支架中并在其中生长。基于所获得的结果，PCL/(Ge/HA)核壳纳米纤维可能是一种很有前途的骨支架候选材料。接触角测试表明，HA纳米粒子的存在提高了纤维复合材料的润湿性。此外，HA纳米粒子可以有效地增强聚合物支架。在 PCL/(Ge+10%HA) 样品中获得了 4.1 MPa 的最高 UTS 值。细胞毒性结果表明，制备的支架具有完全的生物相容性。此外，在高 HA 含量下观察到骨肉瘤细胞的显着细胞增殖。相互连接的孔允许细胞迁移到支架中并在其中生长。基于所获得的结果，PCL/(Ge/HA)核壳纳米纤维可能是一种很有前途的骨支架候选材料。在 PCL/(Ge+10%HA) 样品中获得 1 MPa。细胞毒性结果表明，制备的支架具有完全的生物相容性。此外，在高 HA 含量下观察到骨肉瘤细胞的显着细胞增殖。相互连接的孔允许细胞迁移到支架中并在其中生长。基于所获得的结果，PCL/(Ge/HA)核壳纳米纤维可能是一种很有前途的骨支架候选材料。在 PCL/(Ge+10%HA) 样品中获得 1 MPa。细胞毒性结果表明，制备的支架具有完全的生物相容性。此外，在高 HA 含量下观察到骨肉瘤细胞的显着细胞增殖。相互连接的孔允许细胞迁移到支架中并在其中生长。基于所获得的结果，PCL/(Ge/HA)核壳纳米纤维可能是一种很有前途的骨支架候选材料。