响应性功能材料的构建及其在iPSCs的应用

发布时间：2020-06-17 01:57

【摘要】：心肌组织工程核心是在体外进行扩增和培养种子细胞,并结合具备可降解、良好生物相容性的三维支架材料,形成细胞-生物材料复合体。原位构建“心肌贴片”是将种子细胞、生物支架和功能性的活性因子植入受损的心肌组织,能够良好的改善心肌功能。干细胞疗法及原位构建“心肌贴片”的是目前心肌组织修复的医学研究热点。干细胞疗法中所基于的的iPSCs可由患者的皮肤组织重编程获取,经过诱导分化可得到大量同源性的心肌细胞,克服了异体ESCs免疫排斥的局限。本文首先对iPSCs向心肌细胞(CMs)的体外诱导分化进行了探究。通过构建可控缓释诱导因子骨形态发生蛋白-4(BMP-4)光转换载片,对缓释BMP-4的可行性及缓释条件下iPSCs向CMs的定向分化进行了探讨。随后,制备了仿贻贝类壳聚糖基酶交联水凝胶心肌支架材料,从凝胶的生物相容性、由iPSCs分化得来的CMs在凝胶表面的粘附性、蛋白表达、自发搏动等方面对凝胶材料进行了综合评价。主要内容如下:1.利用静电层层自组装技术将rhBMP-4自组装在含有包覆二氧化硅的上转换纳米粒子(UCNPs@SiO_2)的光转换载片中。为了实现多层膜的按需释放,引入牺牲层聚(4,5-二甲氧基邻硝基苄基甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸甲酯-r-聚乙二醇甲基丙烯酸甲酯)(PDMP),作为该自组装膜的“牺牲层”。缓释10天后,该自组装膜中rhBMP-4的累积释放率为50.67±0.01%。利用上转换纳米粒子的光转换效应,避免了紫外光对iPSC的直接伤害,并能定时定点缓释rhBMP-4诱导iPSC向CMs的特异性分化,且CMs的特征蛋白表达随着缓释诱导因子的释放量的增加和细胞贴壁培养时间的延长而提高。本研究为后期研究中阐释缓释生物活性因子促进心肌分化的作用机制奠定基础。2.儿茶酚改性的壳聚糖在辣根过氧化物酶(HRP)/H_2O_2作用下,形成生物大分子水凝胶,避免了化学交联剂潜在的副作用。MTT、细胞粘附及FDA染色实验表明酶交联的CS-C水凝胶具有良好的生物相容性。分化成熟的心肌细胞均能在软硬不同的凝胶上保持特征性的蛋白表达并维持跳动,其中,储能模量在110 Pa的软凝胶更有利于心肌细胞的生长和搏动。本研究为酶促交联的壳聚糖可注射水凝胶材料在修复心肌损伤方面的应用提供依据。
【学位授予单位】：江汉大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34;R318.08
【图文】：

示意图,示意图,生物相容性,壳聚糖

图 1-1 心肌组织工程构建的示意图[9]三维支架材料是组织工程三要素中的基本框架。该类材料为细胞提供了生代谢、粘附增殖和摄取营养成分的生理环境，是构建功能化生物组织的基础异的三维支架材料具备的基本条件有：a，一定的力学性能；b，足够的孔隙c，优异的生物相容性；d，材料的表面结构利于细胞的黏附和增殖；e，可随受损组织的更生而生物降解，并不产生毒副因子；f，塑造性强[10]。现在可用为心肌组织工程支架的材料可分成生物材料和合成材料[11]。逡逡1.1.2 基于生物材料的工程支架生物支架材料包含壳聚糖（CS）、透明质酸钠（HA）、纤维蛋白等，这些料不仅生物相容性良好，而且具有和机体组织接近的强度[12,13]。基于壳聚糖其异的生物相容性、可生物降解性、低免疫性、无毒[14-16]及良好的止血性能[

肌动蛋白,不同类,心肌细胞,支架

图 1-2 心肌细胞在不同类纺丝支架表面上肌动蛋白的表达[71]子的控制释放研究进展子是一类组织分泌的调控信号分子（多功能蛋白），具备调间充质干细胞、造血干细胞和神经干细胞等）及成熟的前体神经细胞、上皮细胞和淋巴细胞等）分化、增殖、分泌信号在生物机体内，其调控的作用效果与其调控时间和本体浓度子这类蛋白大多具有半衰期短、易被酶解和生物活性对温度因素敏感[73]等缺点。因此，通过合适的制备方法，以不同料构建生长因子的缓释载体是目前缓释给药领域的研究热点应用的构建缓释载体的有层层自组装（LbL）聚电解质膜[74-球[81-84]、静电纺丝纤维[85-87]等。

【参考文献】