基于靜電紡絲技術(shù)組織工程支架的生物相容性研究.pdf

1、如何構(gòu)建具有仿生天然細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)結(jié)構(gòu)和功能的組織工程支架，一直是組織工程及再生醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)。區(qū)別于傳統(tǒng)紡絲，靜電紡絲是一種使帶電荷的聚合物溶液或熔體在靜電場中射流來制備聚合物納米級纖維的加工方法。以此技術(shù)制備的納米纖維支架，具有極高的比表面積、高孔隙率和相互連通的三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，相對于傳統(tǒng)技術(shù)制備的材料支架能夠更好地模擬天然細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?；陟o電紡絲技術(shù)的納米纖維有望成為理想的組織工程支架。生物相容性可以解釋為生物材料

2、和人體組織接觸后，在材料—組織界面發(fā)生一系列相互作用后最終被人體組織所接受的性能，生物相容性是生物材料研究中始終貫穿的主題。細(xì)胞培養(yǎng)法因其檢測生物相容性快速、簡便、重復(fù)性好又價(jià)廉的特點(diǎn)，在材料生物相容性評價(jià)中起著越來越重要的作用。 本課題對基于靜電紡絲技術(shù)組織工程支架的生物相容性進(jìn)行了初步研究。采用靜電紡絲技術(shù)制備了新型的有別于傳統(tǒng)技術(shù)的組織工程支架仿生天然細(xì)胞外基質(zhì)(Extracellular Matrix，ECM)，如絲素蛋

3、白靜電紡絲支架，殼聚糖/膠原蛋白靜電紡絲復(fù)合支架等，MTT法檢測細(xì)胞粘附和增殖，SEM形態(tài)學(xué)觀察，在整體和細(xì)胞水平基礎(chǔ)上深入至分子水平，使用RT-PCR分析了材料對內(nèi)皮細(xì)胞相關(guān)基因表達(dá)的影響。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下： 以六氟異丙醇為溶劑，采用靜電紡絲制備絲素蛋白納米纖維，體外接種內(nèi)皮細(xì)胞，MTT法結(jié)果顯示納米纖維能夠有效促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的粘附和增殖。共培養(yǎng)1d、3d、5d和7d后，對照組內(nèi)皮細(xì)胞增殖3倍，材料組細(xì)胞增殖也達(dá)2.7倍。

4、RT-PCR檢測到PCNA在實(shí)驗(yàn)材料組和對照組的細(xì)胞中均有表達(dá)，與MTT增殖結(jié)果相符。結(jié)果表明，基于靜電紡絲技術(shù)的絲素蛋白支架具有良好的生物相容性。 從仿生角度出發(fā)，通過對生物相容性良好的天然材料殼聚糖和膠原蛋白的靜電紡絲來從結(jié)構(gòu)和功能上仿生天然細(xì)胞外基質(zhì)。以六氟異丙醇/三氟乙酸為共混溶劑，成功制備出了殼聚糖/膠原蛋白復(fù)合支架。發(fā)現(xiàn)隨著混合體系中殼聚糖含量的增加，靜電紡納米纖維的直徑呈減小趨勢。選用戊二醛(GA)、水溶性碳二亞胺

5、型縮合劑(EDC)、熱交聯(lián)以及紫外照射(UV irradiation)交聯(lián)等方式對支架預(yù)處理，SEM照片顯示經(jīng)GA交聯(lián)后濕態(tài)條件殼聚糖/膠原蛋白復(fù)合支架仍然保持纖維形態(tài)，交聯(lián)效果明顯，滿足了其保持納米纖維結(jié)構(gòu)以仿生組織細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的需要。 生物相容性是生物材料研究中始終貫穿的主題，采用細(xì)胞培養(yǎng)法對殼聚糖/膠原蛋白復(fù)合支架的生物相容性進(jìn)行研究。HE染色后可清晰看到內(nèi)皮細(xì)胞在材料表面貼附牢固，外形飽滿，具有良好的生長狀態(tài)。S

6、EM顯示細(xì)胞可進(jìn)入三維網(wǎng)絡(luò)狀纖維內(nèi)部孔隙，呈現(xiàn)立體遷移生長。MTT法結(jié)果表明，殼聚糖/膠原蛋白質(zhì)量比20/80、50/50材料組表現(xiàn)出較其它3組更好的細(xì)胞粘附與增殖能力。RT—PCR檢測細(xì)胞ICAM—1、PCNA以及P53基因的表達(dá)變化，發(fā)現(xiàn)在管家基因β-2—microglobulin(B2M)表達(dá)水平較一致的情況下，各個(gè)基因的表達(dá)水平是有差異的；就同一基因表達(dá)而言，殼聚糖/膠原蛋白各組相互之間表達(dá)差異并不明顯，且與TCP相比亦無明顯差