材料调控脂肪干细胞命运及其血管生成活性的研究
[Abstract]:In tissue engineering and regenerative medicine, simulating natural stem cell microenvironment by biomaterials and studying the interaction between materials and stem cells is the main means of understanding the behavior and fate of stem cells in vivo. It is also the basis for the development of new biomaterials. At the same time, rapid angiogenesis in biomaterial-based stem cell transplantation is a necessary condition to maintain stem cell activity and function as well as therapeutic effect. Therefore, the research on the interaction between biomaterials and stem cells and the angiogenesis activity of biomaterials is a very important research direction in tissue engineering. Adipose-derived stem cells (ADSCs) were used as adult stem cells to study the interaction between biomaterials and adipose-derived stem cells. Firstly, based on the analysis of the chemical signals of complex natural stem cell microenvironment by mercaptan self-assembled monolayer (SAM), the effects of single chemical signal on the fate of adipose stem cells (ADSCs) were studied. Then isotropic and anisotropic nanofiber hydrogels were prepared by molecular self-assembly and electrospinning, respectively: functionalized RADA16-I self-assembled polypeptide and oriented fibrin (Fibrin). The stem cell microenvironment was simulated from the physical structure to realize the reconstruction of stem cell microenvironment. In the study of the interaction between the surface chemical groups and adipose-derived stem cells, it was found that the chemical groups could regulate the behavior of adipose-derived stem cells without inducer: initial adhesion, as well as morphology, proliferation and differentiation of adipose-derived stem cells. On the basis of these findings, the regulatory factors of biomaterials on the fate of adipose-derived stem cells can be reduced to the level of molecular-chemical groups. The biomaterials were endowed with different biological functions by grafting the short peptide fragments of the extracellular matrix (ECM) protein onto the RADA16-I. The interaction of adipose-derived stem cells (ADSCs) with different biological signals, including cell migration, proliferation and the secretion of growth factors, was studied under the condition of in situ three-dimensional culture of functional self-assembled peptides. Three-dimensional microsphere model and chicken embryo chorioallantoic membrane (CAM) model were used to evaluate the in vivo and in vitro angiogenesis activity of the functional self-assembled polypeptide. It was found that functional self-assembled peptides can promote the migration of endothelial cells while creating a good three-dimensional microenvironment for endothelial cells. Cam in vivo showed that the functionalized self-assembled peptide had good biocompatibility and angiogenesis activity in vivo. Oriented nanofiber hydrogels based on natural biomaterials were prepared by electrospinning for the first time and in situ three-dimensional culture of biomaterials / cells was realized. It was observed that the directional Fibrin hydrogel could induce the growth of adipose stem cells by contact induction. Fibrin hydrogel showed good vascular activity in vitro and induced the differentiation of forebody endothelial cells into mature endothelial cells under the effect of VEGF. ECM protein of endothelial cells such as type I collagen, type 4 collagen and adhesion protein (laminin) were also secreted.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:R318.08
【共引文献】
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本文编号:2445099
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