不同来源细胞外基质外科补片的生物学性质研究

发布时间：2019-10-14 15:43

【摘要】：研究背景与目的：自上个世纪80年代起，合成材料一直是外科医生在修复大面积组织缺损时的首选。然而随着医学及生物科技的发展，越来越多生物来源的材料被用于临床，不论是以人为供体还是来源于动物组织的外科支架材料正越来越频繁地用作生物补片，促进组织修复和再生。在成为成形的临床产品之前，生物来源的补片材料需经过一系列严格的去细胞过程只保留细胞外基质。好的生物材料在早期能同时提供良好的结构支撑以及在修复期通过释放各种信号指导宿主细胞有效迁移并合成，并减少疤痕生成，从而有效完成组织重塑以及组织再生。此实验旨在比较几种成形的真皮来源的医用外科补片材料在影响细胞迁移、代谢、凋亡等过程中的作用，更进一步探讨经不同方法处理过的真皮来源的细胞外基质材料在影响宿主细胞的早期渗透及代谢重塑方面的差异，为进一步实验提供前期的理论准备。方法：在这项研究中，我们设计了一组体外实验，来使直接比较几种类似的真皮来源的生物材料：包括人真皮来源的Alloderm (LifeCell, Branchburg, NJ)、猪真皮来源的Medeor Matrix (Kensey Nash, Exton, PA)、经交联处理的猪真皮来源的Permacol(Covidien, Mansfield, MA)、未经交联处理的猪真皮来源的Strattice (LifeCell,Branchburg, NJ)以及高度去细胞化处理的Gelfoam (Pfizer, New York, NY)。不同的材料都经过严格无菌操作水合并制成材料条件培养液用于细胞实验。体外实验所用材料皆经过充分水合并按临床要求植入。结果：数据显示，Medeor Matrix条件培养液在促进细胞增殖和诱导迁移具有最大积极效应。Strattice能提供最大的趋化性信号且能最大程度抑制凋亡诱导。在结构相关性性质检测的一系列实验中，Medeor Matrix显示了最好的细胞粘附性，其次是Permacol。只有Alloderm和Medeor Matrix支持细胞趋化进入最表浅的区域以内。在鸡胚绒毛膜尿囊膜试验中，Medeor Matrix是唯一支持大量细胞浸润的材料。结论：这些结果表明，生物活性和结构属性是生物材料在研发过程中两个需要仔细评估的性质。严格的去细胞处理有效的降低了生物材料的免疫源性，从而增强了其组织相容性。材料的交联处理在增强其抗压强度的同时也有效抑制了细胞的浸润。较之种属来源，生物材料的处理方法更多的影响其最终性质。研究背景与目的：先进生物材料制备脱细胞细胞外基质(ECM)已经被越来越多的用于再生医学。真皮和小肠粘膜下层是早期的细胞外基质材料的主要供体来源组织。随后，膀胱，心包膜，心脏瓣膜，腹膜等组织也逐渐应用于去细胞材料补片的制备。有临床研究报告这些新型的细胞外基质材料有良好的临床效果，但在比较生物学特性方面，特别是关于生物材料与宿主相互作用和诱导组织愈合方面，这些新型材料受到了相对较少的关注。此部分实验研究旨在比较间皮来源的去细胞生物材料与小肠粘膜下层来源及真皮来源的生物材料在影响细胞迁移、代谢、凋亡等过程中的差异作用，进一步探讨生物材料来源及处理方式对材料性质的影响。方法：在这项研究中，我们比较了三种不同组织来源的脱细胞ECM支架材料：真皮来源的Alloderm和Gelfoam明胶海绵，小肠粘膜下层来源的SurgiSIS和Oasis，以及和间皮来源的Meso Biomatrix和Veritas;通过体内及体外实验系统地评估不同生物材料的内在生物属性，，包括调节细胞代谢和招募宿主细胞迁移，直接细胞粘附，以及鸡胚绒毛尿囊膜试验等。结果：材料条件培养液的数据显示，Meso Biomatrix、Oasis和Gelfoam明胶海绵支持细胞增殖程度优于Verital, SurgiSIS和Alloderm。Meso Biomatrix提供了最强的细胞迁移和趋化性信号，其次是Veritas和Oasis。Oasis有最好的抑制细胞凋亡作用。直接粘附试验提示Meso Biomatrix, Veritas和Alloderm有两面性。在鸡绒毛膜尿囊的膜(CAM)测定中，Gelfoam明胶海绵有最大细胞浸润比(2062±576/cm2)，其次是Meso BioMatrix (1565±473/cm2)和Veritas (1986±165/cm2)。Alloderm和SurgiSIS细胞浸润率最小。结论：我们设计了一个相对全面的评价脱细胞生物支架材料的系统。在测试材料中，Meso Biomatrix和Oasis在诱导细胞迁移整合再生方面有自己独特的优势，使它们成为更有潜力的外科补片材料，并为各种临床应用服务。更进一步的基于生物材料与的宿主组织长期作用反应的研究将帮助完善生物材料设计的指导原则。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.08

【参考文献】