基于碳纳米管改性的脱细胞基质水凝胶的心肌组织工程研究

发布时间：2017-10-24 00:15

  本文关键词：基于碳纳米管改性的脱细胞基质水凝胶的心肌组织工程研究

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【摘要】：目的：制备具有良好成胶性以及稳定生物活性成分的心脏脱细胞基质水凝胶,并用碳纳米管(CNT)改性,获得高分散度CNT的复合水凝胶；观察该材料对心肌细胞增殖与成熟的影响,初步探讨其影响机制；并进一步研究其对棕色脂肪干细胞(BADSCs)增殖、向心肌分化分化及功能成熟的影响；通过心梗移植实验,评价材料对心功能的改善作用、梗死部位的修复效果以及对BADSCs向心肌分化的影响,为今后CNT-脱细胞基质水凝胶在心肌组织工程研究方面的应用奠定基础。方法：1)采用快速冷冻-SDS-Triton联合洗脱系统制备大鼠全器官心脏脱细胞基质并酶解成胶,将CNT加入脱细胞基质水凝胶制成复合材料,SEM、TEM评价材料的微观结构,AFM测量弹性模量,电化学工作站评价导电性；2)以PCR、荧光染色、Western blot等方法观察不同浓度CNT对心肌细胞在增殖、成熟等方面的作用,并初步探讨其影响机制；3)在二维材料上用荧光染色、PCR、Western blot等方法评价不同浓度CNT对BADSCs增殖活性、向心肌分化的效率和功能成熟的影响,并构建三维工程化心肌组织,观察BADSCs在三维材料环境中生长分化的情况；4)制备大鼠心梗模型并进行材料移植手术,术后1周观察细胞滞留情况,4周后Masson染色观察心梗部位纤维化程度,荧光染色评价移植细胞向心肌分化的情况,超声评价移植后大鼠心功能改善的情况。结果：1)制备了具有良好成胶性能以及稳定生物活性成分的大鼠心脏脱细胞基质水凝胶,并使CNT均匀分散其中；2)CNT改性后的复合材料导电性和机械性能显著增强；3)CNT浓度为1.0mg/ml时心肌细胞和BADSCs代谢活性显著增强；4)CNT可以促进心肌细胞cTnT和Cx43的表达,并能够增强心肌细胞的电生理活性；5)CNT可以促进BADSCs的增殖和代谢,并显著增加分化后期干细胞对α-actinin和cTnT的表达,电学活性也较对照组有显著增强；6)构建了基于CNT-心脏脱细胞基质复合水凝胶的具有一定跳动功能的三维工程化心肌组织；7)CNT-脱细胞基质水凝胶携带棕色脂肪干细胞移植心梗部位可减小心梗面积,并明显提高4周后的心脏泵血功能。结论：1)CNT可显著增加材料的机械性和导电性；2)CNT可以促进心肌细胞的增殖和成熟,可能通过促进Cx43的表达而加强了细胞间电信号的传递,从而促进了心肌细胞电生理的成熟；3)CNT能够促进BADSCs的增殖和代谢活性,并对其向心肌的分化和成熟有明显促进作用；4)CNT-脱细胞基质水凝胶携带BADSCs治疗心肌梗死,可改善梗死部位局部微环境,并明显改善心功能,具有广阔的应用前景。
【关键词】：心脏脱细胞基质水凝胶 碳纳米管 心肌细胞 棕色脂肪干细胞 心肌梗死
【学位授予单位】：中国人民解放军医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R54;R318.08
【目录】：

• 缩略词表6-7
• 中文摘要7-9
• Abstract9-11
• 前言11-15
• 第一部分 碳纳米管改性脱细胞基质水凝胶的制备与评价15-28
• 1. 材料16-17
• 2. 方法17-21
• 3. 结果21-25
• 4. 讨论25-28
• 第二部分 碳纳米管-心脏脱细胞基质复合片层对心肌细胞生物学功能的影响28-46
• 1. 材料29-30
• 2. 方法30-35
• 3. 结果35-43
• 4. 讨论43-46
• 第三部分 碳纳米管-心脏脱细胞基质水凝胶对BADSCs生物学功能的影响46-66
• 1. 材料46-47
• 2. 方法47-53
• 3. 结果53-64
• 4. 讨论64-66
• 第四部分 碳纳米管-心脏脱细胞基质水凝胶携带BADSCs治疗心梗的研究66-76
• 1. 材料67
• 2. 方法67-70
• 3. 结果70-73
• 4. 讨论73-76
• 全文小结76-78
• 参考文献78-84
• 文献综述84-95
• 参考文献90-95
• 攻读学位期间公开发表的论文95-96
• 致谢96-97

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本文编号：1086091