导电可注射水凝胶负载质粒DNA-eNOs和ADSCs用于治疗心肌梗死
发布时间：2020-10-16 09:09
心肌梗死(MI)后导致心肌细胞的大量死亡,伴随着心肌微环境发生变化,进而电信号传导受阻导致纤维化瘢痕的形成,心肌组织严重缺血。三个密不可分的因素致使心肌梗死在临床上采取保守治疗。研究一种能够同时解决以上三种因素的治疗方法将有助于心肌梗死后心肌组织功能的重建。本文中,我们构建了一种导电可注射水凝胶用于负载质粒DNA-eNOs(内皮型一氧化氮合酶)纳米复合物和脂肪间充质干细胞(ADSCs)用于心肌梗死的治疗,通过导电水凝胶、ADSCs以及eNOs的上调表达三者的联合作用来修复受损的心肌组织。首先,制备导电多臂交联剂即苯胺四聚体-聚乙二醇二丙烯酸酯700(TA-PEG),其可以与巯基化的透明质酸(HA-SH)原位聚合成胶,该体系表现出很软的力学性能(G’=23Pa)和良好的导电性(2.32×10~(-4) S/cm)。将该水凝胶体系TA-PEG/HA-SH/ADSCs/Gene注入SD大鼠心肌梗死部位并进行相关研究测试。eNOs基因的表达水平的提升通过qRT-PCR和亚硝酸盐浓度的测定得到证实,同时上调了相关血管再生因子的表达以及和心肌组织相关的mRNA的表达。超声心动图、心电图以及组织学分析测试结果表明,QRS间期明显缩短(0.02s),射血分率(EF)得到显著的提高,新血管再生明显增多,梗死区域面积、纤维化区域以及胶原蛋白沉积明显降低都有力地说明了该水凝胶体系能够促进对受损心肌的修复。本文中利用导电可注射水凝胶载体来负载基因和干细胞以此改善受损的心肌组织、重建心肌功能将是一种有应用前景的治疗策略。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ427.26;R318.08;R542.22
【部分图文】：
第 1 章 绪论区尺寸，增加心室壁厚度，从而改善心功能[51]。来自麦克吉尔大学的 Renz组将透明质酸基的水凝胶注射到大鼠心肌梗死区域，左心室射血分数明显提瘢痕区域明显减少，新生血管密度增加，表明心肌功能得到了修复[52]。但是水凝胶来源有限、材料重复性差、自身性能不易人工调节大大限制了其在生织工程中的应用。同天然水凝胶相比，合成水凝胶弥补了上述的不足之处，如异丙基丙烯酰胺胶[53,54]、聚乙二醇类水凝胶[55]、自组装多肽[56]等。它们具有可加工性，没有原性，注射至心梗区可以抑制心室重构，改善心功能。合成水凝胶在目前乃后的研究都具有良好的发展前景。
此提高移植细胞的滞留和存活率是细胞疗法的决定性因素。生物心肌组织工程的兴起解决了细胞移植的弊端，尤其以可注射心肌组织程最受研究们的青睐[59]。将水凝胶作为携带细胞的载体，水凝胶类似 ECM 的性可以为细胞提供一个安定的场所，避免因为血液冲击造成的细胞流失，提高胞在梗死局部的滞留率；此外，水凝胶的注射可以增加心室壁厚度，平衡整个室的应力，为细胞提供安定场所的同时促进细胞功能的发挥，促进心肌再生，低心室重构，最终心功能得以修复。目前这一策略已被大量研究证实，如 Hab课题组利用温敏性的壳聚糖水凝胶来负载 mESCs 细胞注射至梗死区域以及周区域，大大提高了细胞在目标位点的滞留和存活率，明显的增加梗死区域心室的厚度，改善受损心肌的功能[60]。我们课题组在之前的研究中利用掺有 GO 的电可注射水凝胶来负载脂肪间充质干细胞（ADSCs）（如图 1-2 所示）注入大心肌梗死区域[61]，Habib 课题组采用水凝胶携带新生大鼠心肌细胞移植于梗死[62]，其最终治疗效果都要优于单独注射水凝胶或是干细胞移植策略，未来是水胶与细胞的结合来治疗心肌梗死仍是心肌组织工程中一个重要的研究课题。
系能够促进新血管的再生，降低瘢痕面积，改善心肌功能[71]。同样的我们课题组在透明质酸基的水凝胶中引入氧化石墨烯中[61]，水凝胶的导电性大大提高，Cx43和 α-SMA 表达的提升说明细胞之间的电信号交流得到改善，更多的新血管生成、更低的梗死区域面积证实了该体系对受损心肌功能的重建作用。一些研究者们还将具有导电性的物质如吡咯通过化学方法引入到聚合物中制备水凝胶应用于治疗心肌梗死。如 Li[72]等学者将聚吡咯接枝到壳聚糖大分子链上来制备可注射水凝胶注入梗死区域，能够促进 Ca 离子信号的传导以及细胞之间电信号的交流，心电图结果显示其 QRS 间期明显缩短，心功能得到明显的改善（如图 1-3 所示）。此外，来自 Qiu[74]等研究学者将聚吡咯纳米颗粒引入到贻贝启发的具有粘附性的凝胶中，并且负载心肌细胞，多巴胺的引入能够促进聚吡咯纳米颗粒在凝胶中的均匀分布，而聚吡咯纳米颗粒的引入可以增加体系的导电性，促进细胞向梗死区域的迁移，促进细胞之间电信号的传导和细胞的成熟，从而改善心肌功能（如图 1-4 所示）。
【相似文献】
本文编号：2843060
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ427.26;R318.08;R542.22
【部分图文】：
第 1 章 绪论区尺寸，增加心室壁厚度，从而改善心功能[51]。来自麦克吉尔大学的 Renz组将透明质酸基的水凝胶注射到大鼠心肌梗死区域，左心室射血分数明显提瘢痕区域明显减少，新生血管密度增加，表明心肌功能得到了修复[52]。但是水凝胶来源有限、材料重复性差、自身性能不易人工调节大大限制了其在生织工程中的应用。同天然水凝胶相比，合成水凝胶弥补了上述的不足之处，如异丙基丙烯酰胺胶[53,54]、聚乙二醇类水凝胶[55]、自组装多肽[56]等。它们具有可加工性，没有原性，注射至心梗区可以抑制心室重构，改善心功能。合成水凝胶在目前乃后的研究都具有良好的发展前景。
此提高移植细胞的滞留和存活率是细胞疗法的决定性因素。生物心肌组织工程的兴起解决了细胞移植的弊端，尤其以可注射心肌组织程最受研究们的青睐[59]。将水凝胶作为携带细胞的载体，水凝胶类似 ECM 的性可以为细胞提供一个安定的场所，避免因为血液冲击造成的细胞流失，提高胞在梗死局部的滞留率；此外，水凝胶的注射可以增加心室壁厚度，平衡整个室的应力，为细胞提供安定场所的同时促进细胞功能的发挥，促进心肌再生，低心室重构，最终心功能得以修复。目前这一策略已被大量研究证实，如 Hab课题组利用温敏性的壳聚糖水凝胶来负载 mESCs 细胞注射至梗死区域以及周区域，大大提高了细胞在目标位点的滞留和存活率，明显的增加梗死区域心室的厚度，改善受损心肌的功能[60]。我们课题组在之前的研究中利用掺有 GO 的电可注射水凝胶来负载脂肪间充质干细胞（ADSCs）（如图 1-2 所示）注入大心肌梗死区域[61]，Habib 课题组采用水凝胶携带新生大鼠心肌细胞移植于梗死[62]，其最终治疗效果都要优于单独注射水凝胶或是干细胞移植策略，未来是水胶与细胞的结合来治疗心肌梗死仍是心肌组织工程中一个重要的研究课题。
系能够促进新血管的再生，降低瘢痕面积，改善心肌功能[71]。同样的我们课题组在透明质酸基的水凝胶中引入氧化石墨烯中[61]，水凝胶的导电性大大提高，Cx43和 α-SMA 表达的提升说明细胞之间的电信号交流得到改善，更多的新血管生成、更低的梗死区域面积证实了该体系对受损心肌功能的重建作用。一些研究者们还将具有导电性的物质如吡咯通过化学方法引入到聚合物中制备水凝胶应用于治疗心肌梗死。如 Li[72]等学者将聚吡咯接枝到壳聚糖大分子链上来制备可注射水凝胶注入梗死区域，能够促进 Ca 离子信号的传导以及细胞之间电信号的交流，心电图结果显示其 QRS 间期明显缩短，心功能得到明显的改善（如图 1-3 所示）。此外，来自 Qiu[74]等研究学者将聚吡咯纳米颗粒引入到贻贝启发的具有粘附性的凝胶中，并且负载心肌细胞，多巴胺的引入能够促进聚吡咯纳米颗粒在凝胶中的均匀分布，而聚吡咯纳米颗粒的引入可以增加体系的导电性，促进细胞向梗死区域的迁移，促进细胞之间电信号的传导和细胞的成熟，从而改善心肌功能（如图 1-4 所示）。
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1 谭宝玉;导电可注射水凝胶负载质粒DNA-eNOs和ADSCs用于治疗心肌梗死[D];天津大学;2018年
本文编号：2843060
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