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文檔簡介
1、細胞遷移在人體生命過程中起著非常重要的作用。它參與了胚胎形成、傷口愈合、免疫反應(yīng)等生理過程,也與腫瘤轉(zhuǎn)移緊密相關(guān)。體內(nèi)細胞定向遷移是在體內(nèi)生物、化學(xué)或物理的梯度信號作用下發(fā)生的。體外構(gòu)建梯度材料可在避開體內(nèi)復(fù)雜的環(huán)境的同時在一定程度上模擬相應(yīng)的生理過程,從而突出特定因素對細胞遷移的影響、驗證生物材料控制遷移行為的可行性,并對細胞遷移行為進行調(diào)控。
本文利用表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(S I-ATRP)結(jié)合注射法制備了三種不同斜
2、率(0.8、1.6、3.2 nm/mm)的聚甲基丙烯酸羥乙酯(PHEMA)分子量(厚度)梯度。通過X射線光電子能譜(XPS)和橢圓偏振光譜對梯度的化學(xué)組成和厚度變化進行了表征。在PHEMA梯度表面,血管平滑肌細胞(SMCs)粘著斑和肌動蛋白的表達隨著PHEMA的厚度(親水性)增加而減少,細胞粘附數(shù)量、鋪展面積和粘附力也相應(yīng)減少。SMCs在梯度表面趨向于沿著與梯度平行的方向排列,并且向PHEMA厚度低的一端遷移,其趨勢隨梯度斜率的增加而增
3、大。在PHEMA厚度為3 nm時,遷移速率最大,定向遷移趨勢最明顯。最佳情況下,有87%的細胞在梯度的誘導(dǎo)下定向遷移。
體內(nèi)組織修復(fù)涉及多種細胞的遷移,特定細胞的遷移會促進組織修復(fù),而另一些細胞的遷移會導(dǎo)致組織功能異常。針對血管粥樣硬化和“再狹窄”這一具體問題,需要選擇性地促進內(nèi)皮細胞(ECs)遷移同時抑制平滑肌細胞(SMCs)的遷移。通過注射-回填法,結(jié)果SI-ATRP和點擊化學(xué)技術(shù),制備了PHEMA/YIGSR(層粘連蛋白
4、衍生多肽)的互補密度梯度,利用熒光標記對梯度中兩組分的變化進行了直接表征,并進一步利用XPS和石英晶體微天平(QCM-d)對互補梯度的組成進行了定量分析。PHEMA密度沿著梯度方向線性減小,YIGSR密度相應(yīng)線性增加,斜率分別為-48.9 ng/cm2·mm和80.4 ng/cm2·mm。在互補梯度表面PHEMA和YIGSR的密度分別為193 ng/cm2和308 ng/cm2處,有82%的ECs沿著YIGSR密度升高(PHEMA密度降
5、低)的方向定向遷移,遷移速率達到了18.2μm/h,是在TCPS表面的5倍,明顯快于SMCs(9.7μm/h)。YIGSR與內(nèi)皮細胞表面的67kD層粘連蛋白結(jié)合蛋白(67LR)的特異性相互作用是互補梯度選擇性促進內(nèi)皮細胞遷移的主要原因,而PHEMA的存在降低了細胞與表面的非特異性作用,提高了細胞遷移的定向性。
針對神經(jīng)修復(fù)中成纖維細胞(FIBs)遷移太快導(dǎo)致神經(jīng)纖維化這一問題,本文在抑制FIBs遷移的同時選擇性地促進了施旺細胞
6、(SCs)的遷移。在聚磺酸甜菜堿(PDMAPS)和KHIFSDDSSEK(神經(jīng)細胞粘附分子NCAM衍生多肽,與SCs特異作用)的互補密度梯度表面,KHI的密度從0 mm處的“0”線性增加到5 mm處的797 ng/cm2,而PDMAPS則從555 ng/em2降低到160 ng/cm2。SCs沿著KHI密度升高(PDMAPS密度降低)的方向定向遷移,遷移速率較在未處理的玻片表面翻倍,12h凈遷移距離增加到原來的3倍。FIBs在互補梯度表
7、面的遷移速率僅為其在玻片表面的60%,且沒有表現(xiàn)出明顯的方向性。綜合兩者,SCs在互補梯度表面遷移能力優(yōu)于FIBs?;妆砻鍷HIFSDDSSEK(模擬NCAM的胞外片段)與SCs表面的NCAM具有特異性相互作用;PDMAPS則降低了細胞與表面的非特異性作用,兩種因素的協(xié)同作用為SCs遷移提供了適當?shù)臓恳?,從而特異性地促進其遷移。
本文成功通過SI-ATRP制備了結(jié)構(gòu)可控的二維梯度材料,運用阻粘聚合物的梯度提高了細胞遷移的速
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