納米纖維薄膜對(duì)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)行為的影響研究.pdf

1、細(xì)胞生長(zhǎng)支架是組織工程和再生醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方面，它為細(xì)胞的生長(zhǎng)和組織的重建與再生提供人造的微環(huán)境。因此，如何構(gòu)建結(jié)構(gòu)上更合理更適用的支架以及如何提高支架的生物相容性是一直以來(lái)相關(guān)領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。 天然細(xì)胞外基質(zhì)分布于細(xì)胞外空間，是由細(xì)胞分泌的蛋白和多糖所構(gòu)成的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)細(xì)胞的遷移、增殖和分化等有重要的調(diào)控作用。近年來(lái)，具有三維結(jié)構(gòu)的納米纖維支架因其更接近天然的細(xì)胞生長(zhǎng)微環(huán)境而逐漸地受到研究者越來(lái)越多的關(guān)注。

2、納米纖維支架的制備方法主要有自組裝、相分離和高壓靜電紡絲。其中高壓靜電紡絲技術(shù)操作簡(jiǎn)單，可控性強(qiáng)，能夠以不同聚合物為原料，制備出連續(xù)的、不同取向、不同力學(xué)性質(zhì)的納米級(jí)或亞微米級(jí)超細(xì)纖維，顯示了在仿生天然細(xì)胞外基質(zhì)方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。 在用于制備納米纖維支架的生物材料方面，研究者也進(jìn)行了諸多的嘗試，以便制備出具有更高生物相容性的支架。迄今已有多種材料通過(guò)電紡絲技術(shù)制備成細(xì)胞薄膜，主要包括以下幾類(lèi)：天然材料、合成高分子材料、以及復(fù)合材料

3、。其中合成高分子材料由于其來(lái)源方便，機(jī)械性能好，重復(fù)性高而成為組織工程研究中納米纖維薄膜的主要材料，但其組織相容性低于天然材料，缺乏細(xì)胞刺激信號(hào)。無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合材料結(jié)合了高分子無(wú)機(jī)材料良好的機(jī)械性能和有機(jī)材料生物相容性。成為組織工程支架材料的研究熱點(diǎn)。 碳元素是地球上一切生物有機(jī)體的骨架元素組成，具有相對(duì)穩(wěn)定的物理特性以及良好生物相容性。碳納米管作為一種納米尺度的新型炭材料，具有的獨(dú)特空心管狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的傳導(dǎo)性能和力學(xué)強(qiáng)度，并且

4、對(duì)多種蛋白質(zhì)分子都有較強(qiáng)的吸附。本課題通過(guò)溶液共沉淀方法制備了聚氨酯(PU)與多壁碳納米管(MWNT)的復(fù)合材料(MWNT/PU)，采用高壓靜電紡絲技術(shù)構(gòu)建了PU、MWNT/PU的取向納米纖維薄膜和無(wú)紡納米纖維薄膜。選用離體時(shí)間短、性狀與體內(nèi)相似的人臍靜脈內(nèi)皮原代培養(yǎng)細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)細(xì)胞，研究了上述兩種化學(xué)組成的納米纖維薄膜對(duì)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)生長(zhǎng)的引導(dǎo)作用和可能的作用機(jī)理。 主要研究?jī)?nèi)容包括：選擇優(yōu)化的控制參數(shù)制備電紡絲

5、納米纖維薄膜，通過(guò)掃描電子顯微鏡對(duì)取向納米纖維薄膜的形貌進(jìn)行觀察；通過(guò)MTS試劑盒檢測(cè)細(xì)胞在薄膜上的增殖情況，研究取向納米纖維薄膜對(duì)HUVEC生長(zhǎng)的促進(jìn)作用；通過(guò)掃描電子顯微鏡觀察內(nèi)皮細(xì)胞在薄膜上生長(zhǎng)的形態(tài)；通過(guò)激光掃描共聚焦顯微鏡，觀察細(xì)胞骨架中肌動(dòng)蛋白、微管蛋白及紐蛋白纖維的形成情況。此外，通過(guò)ELISA方法檢測(cè)了生長(zhǎng)在不同薄膜上的HUVEC分泌組織因子(TF)、漿纖溶酶原激活抑制劑-1(PAI-1)、一氧化氮(NO)的釋放量，探討

6、了納米纖維結(jié)構(gòu)對(duì)HUVEC抗凝血功能的影響；檢測(cè)了HUVEC細(xì)胞在薄膜上生長(zhǎng)時(shí)Ⅳ型膠原的合成量，探討了納米纖維結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)重建的作用。在上述研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)在培養(yǎng)基中添加MEK1/2化學(xué)抑制劑U0126觀察細(xì)胞骨架的形成，探討了取向納米纖維薄膜對(duì)細(xì)胞遷移、骨架發(fā)育的影響及可能的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用高壓靜電紡絲技術(shù)所制備的取向納米纖維薄膜具有良好取向，其中的纖維直徑為300 nm-500 nm；細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)，取

7、向納米纖維薄膜可明顯促進(jìn)HUVEC增殖；在取向納米纖維薄膜上生長(zhǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞呈抗凝血表型，此外，與光滑平膜和無(wú)規(guī)納米纖維薄膜相比，取向納米纖維薄膜可以顯著促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的合成。細(xì)胞骨架觀察顯示，HUVEC在取向納米纖維薄膜上沿紡絲方向定向排列生長(zhǎng)，且納米纖維薄膜支持細(xì)胞的長(zhǎng)時(shí)間生長(zhǎng)。MEK1/2化學(xué)抑制劑U0126對(duì)細(xì)胞骨架的影響結(jié)果顯示，細(xì)胞對(duì)納米纖維結(jié)構(gòu)底感受可能通過(guò)MAPK途徑進(jìn)行信號(hào)的放大轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而引起細(xì)胞的遷移等一系列生物響應(yīng)。