一种细胞复合型温敏性水凝胶的制备及其生物性能的研究

发布时间：2020-05-11 09:07

【摘要】：目的:本研究旨在制备一种细胞复合型温敏性可注射生物活性水凝胶材料,并检测其生物学性能,初步探究其用于软骨组织再生的可能性。方法:1分别采用全骨髓贴壁法和酶消化法体外分离培养BMSCs与CHs,并对两种细胞进行相关鉴定,然后进一步联合培养获得CHs-BMSCs;2采用0.4%琼脂糖、10%明胶和10 mg/ml HA分别与0、1.0%、2.0%和3.0%(w/v)的松质骨ECM制备四种温敏性可注射生物活性水凝胶;3通过扫描电镜和透射电镜观察四组温敏性水凝胶的超微结构;进一步,分别检测四组温敏性水凝胶平衡溶胀率、生物力学强度和体外降解率,对其进行体外表征的对比研究;4体外实验观察CHs-BMSCs在温敏性琼脂糖/明胶/HA/ECM水凝胶中的生长情况;5构建负载CHs-BMSCs的复合型温敏性水凝胶,通过体内实验初步评价该水凝胶复合体系在大鼠皮下的软骨再生能力。结果:(1)我们成功获得了高纯度的P3代大鼠BMSCs和状态良好的P1代大鼠CHs,经过两周共培养后,成功获得高质量的诱导分化的软骨样细胞;(2)我们成功制备了四组温敏性水凝胶:琼脂糖/明胶/HA/ECM水凝胶组(S1:ECM 0,w/v),琼脂糖/明胶/HA/ECM水凝胶组(S2:ECM 1.0%,w/v),琼脂糖/明胶/HA/ECM水凝胶组(S3:ECM 2.0%,w/v)和琼脂糖/明胶/HA/ECM水凝胶组(S4:ECM 3.0%,w/v);(3)体外表征结果表明,S3组水凝胶具有良好的三维网格结构,孔径大小适宜,适合细胞的增殖和迁移;ECM颗粒分布均匀,2.0%w/v ECM颗粒的添加明显改善了水凝胶的平衡溶胀能力、生物力学强度和体外降解能力;(4)S3组水凝胶复合CHs-BMSCs体外共培养1,3和7天,细胞生长情况良好,平均细胞存活率均在90%以上,表明其细胞相容性良好。(5)体内给药部位大体解剖和组织学结果显示,S1组和S3组水凝胶皮下给药后均可在局部形成独立的半球型淡黄色包块,S3组水凝胶的包块结构更完整,表面更整体光滑,质地更柔韧,镜下可见排列较整齐的纤维包裹的细胞群和胶状基质团块,细胞群中有大量的新生软骨样细胞和少许炎性细胞分布。结论:以上研究表明,ECM修饰的温敏性琼脂糖/明胶/HA水凝胶材料是一种有前景的可用于软骨再生的医用生物材料。
【图文】：

形态图,形态,造血细胞,圆形

周边有伪足伸出，大多呈多角形、短梭形（如图1-1A 所示）；P1 代 BMSC 细胞体积明显增大，形状不规则且排列比较紊乱，表面有较多透亮的圆形造血细胞（如图 1-1B 所示）；P2 代 BMSC 细胞排列开始有规律，圆形透亮的造血细胞数量明显减少（如图 1-1C）；P3 代 BMSC 细胞呈长梭形，排列十分整齐，且大小和形态基本相同，排列方向也基本一致（如图 1-1D）。图 1-1：BMSC 的形态A. P0 代 BMSCs； B. P1 代 BMSCs； C. P2 代 BMSCs； D. P3 代 BMSCs；（100×）ABC D

细胞周期,表面标志,干细胞,表达率

图 1-2：BMSCs 细胞周期鉴定（实验次数 n=3）Fig 1-2. Identification of BMSCs cell cycle (repetition times n=3)流式细胞仪检测结果（如图 1-2）显示：P3 代 BMSCs 处于 G1 期、S 期和期的相对比例分别为(85.58 ± 0.72)%、(1.38 ± 0.29)%、(13.04 ± 0.54)%，，表明细胞基本处于 G1 期（即 DNA 合成前期），具有分裂分化潜能和干细胞特征。2.3 BMSCs 的表面标志物鉴定流式细胞仪检测结果（如图 1-2）显示，BMSCs 表面标志物 CD29 和 CD的表达结果为阳性，表达率分别为（99.5 ± 0.03）%、（99.6 ± 0.01）%，造血干胞的表面标志物 CD45 的结果为阴性，表达率为（0.12 ± 0.01）%，说明具有骨髓充质干细胞的特性。
【学位授予单位】：山西医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R318.08

【参考文献】