RGD-透明质酸果胶水凝胶促进成软骨研究

发布时间：2020-06-14 13:16

【摘要】：目的:关节软骨无血管和神经,自我修复能力不足。治疗关节软骨缺损的传统方法效果非常有限。而软骨组织是由软骨细胞和细胞外基质组成的,因此我们制备了一种以细胞外基质中的透明质酸为基本成分的材料-基于酰肼化化学反应的透明质酸(Hyaluronic acid-adipic dihydrazide,HA-ADH)/G4RGDS功能化氧化果胶(G4RGDS-aldehyde pectin,PAD-RGD)的可注射水凝胶,而后进一步研究此类支架在促进软骨形成和再生方面的作用。方法:1.材料制备:采用腙交联方法制备酰肼化透明质酸-功能化氧化果胶水凝胶。将制备好的材料进行分析,包括交联后不同重量比的水凝胶的形态学、力学强度、凝胶时间、降解时间,综合评估水凝胶的物理化学性质。2.体外实验:将细胞包裹进水凝胶中进行活-死细胞染色,western-blot、qPCR、糖胺聚糖的测定和二型胶原免疫荧光染色等实验,验证水凝胶促进细胞增殖和促进成软骨等各方面的作用,综合评估水凝胶的体外生物特性。3.体内实验:制作新西兰兔股骨髁间软骨缺损模型(n=6),然后将不同重量比(8/2,6/4)的HA-ADH/PAD-RGD可注射水凝胶分别注射进缺损部位。3个月后取材,将软骨标本固定、脱钙、石蜡包埋、切片、染色,综合评价软骨体内修复效果。结果:1.材料制备以及表征研究表明:采用腙交联方法制备的水凝胶具有理想的空间结构、可调节的成胶时间、力学强度和降解时间。不同重量比的水凝胶具有不同的物理化学性质。但是我们的研究发现,在三种重量比中,按6/4比例进行交联的水凝胶物理化学性质最佳。2.体外实验结果表明,此水凝胶具有良好的细胞相容性和组织相容性,同时能够促进软骨细胞的增殖、分化,并且维持软骨细胞的表型。其中,重量比为6/4的水凝胶包裹的细胞活性最强,增殖能力最强,Ⅱ型胶原基因和蛋白表达水平最高。3.体内试验结果表明:此水凝胶可以促进软骨细胞增殖、细胞外基质的分泌以及维持软骨细胞的表型,并促进软骨再生和修复。其中,重量比为6/4的水凝胶软骨修复效果最好,明显优于对照组和重量比为8/2组。结论:实验研究表明,不同HA-ADH/PAD-RGD重量比的水凝胶能够促进软骨细胞增殖、细胞外基质的分泌,以及维持软骨细胞的表型,促进软骨再生和修复,其中重量比为6/4的水凝胶是维持软骨表型的最佳比例,具有最佳的软骨缺损修复效果。因此,我们预测基于酰肼化化学反应的透明质酸功能化氧化果胶可注射水凝胶将成为软骨组织工程再生中非常有前景的支架材料。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R684;R318.08
【图文】：

平衡溶胀率,成胶时间,降解速率,水凝胶

图 1：HA-ADH/PAD-RGD 水凝胶的横断面：8/2 组（A），6/4 组（B），4/6 组（C）Figure 1：Transverse section of HA-ADH / PAD-RGD hydrogel：8/2（A），6/4（B），4/6（C）SEM 图片显示，HA-ADH/PAD-RGD 凝胶横截面是非均一的、连续的多孔结构，主要是由凝胶内部水分子的升华所致（图 1）。8/2 组和 4/6 组水凝胶孔径约200-300μm，6/4 组的水凝胶具有约 100-200μm 的孔径。此外，研究表明，适合软骨细胞生长和发挥正常生理功能的水凝胶的孔径范围应为 70-120μm[29]。因此6/4 组的水凝胶有适合软骨细胞生长和发挥正常生理功能的孔径。

横断面图,水凝胶,横断面,孔径

图 1：HA-ADH/PAD-RGD 水凝胶的横断面：8/2 组（A），6/4 组（B），4/6 组（C）Figure 1：Transverse section of HA-ADH / PAD-RGD hydrogel：8/2（A），6/4（B），4/6（C）SEM 图片显示，HA-ADH/PAD-RGD 凝胶横截面是非均一的、连续的多孔结构，主要是由凝胶内部水分子的升华所致（图 1）。8/2 组和 4/6 组水凝胶孔径约200-300μm，6/4 组的水凝胶具有约 100-200μm 的孔径。此外，研究表明，适合软骨细胞生长和发挥正常生理功能的水凝胶的孔径范围应为 70-120μm[29]。因此，6/4 组的水凝胶有适合软骨细胞生长和发挥正常生理功能的孔径。

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