论文部分内容阅读
研究背景和目的压疮是由于局部组织长期受压,发生持续缺血、缺氧、营养不良而致组织溃烂坏死,严重者还会引起死亡。好发于瘫痪、昏迷、年老体弱者等长期卧床或坐轮椅的病人。压疮创面存在迁移不愈、治疗时间长、治疗难度大、费用高、反复发作等问题,使患者丧失正常的生活自理能力,给个人、家庭及社会造成沉重的负担。随着人口老龄化,压疮的发病率逐年上升,有效的治疗压疮是目前亟待解决的难题。近年来水凝胶因其良好的生物相容性、可降解性以及类似于天然细胞外基质的多孔网络结构等特点被逐渐应用于压疮创面治疗,但因创面易存在感染、缺血、缺氧等复杂情况,水凝胶结构功能单一无法满足需求,故需要研制多功能水凝胶。已有多项研究表明,干细胞可以促进促进压疮创面的血管新生和神经再生,但单独移植干细胞与压疮创面,存在干细胞存活率和滞留率低等问题。故有研究学者用水凝胶负载干细胞治疗压疮可以显著提高干细胞存活率和滞留率低等问题,但在在无血管残留的创面区域存活率仍然很低。血小板作为一种多功能细胞,在血管生成、组织修复和炎症过程中扮演着重要角色。富血小板血浆(PRP)是全血经离心后得到的血小板浓缩物,富含血小板纤维蛋白和浓缩生长因子。研究表明PRP可以促进创面早期愈合和预防感染但PRP内生长因子释放的时效性较短,无法长时间发挥疗效。有研究学者用水凝胶负载PRP治疗压疮发现PRP可以促进干细胞增殖和迁移,但作用有限。明胶和丝素蛋白是具有良好粘附性和生物相容性的天然亲水胶体。天然水凝胶的天然聚合物都含有羟基和胺基,可以通过化学修饰来提高力学性能和生物稳定性。本课题首先用甲基丙烯酸酐(MA)对明胶进行改性,合成Gel MA;用甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)对丝素蛋白进行改性,合成SFMA。然后在紫外光和光引发剂LAP存在下,通过SFMA溶液和Gel MA溶液的简单混合而形成Gel MA/SFMA复合水凝胶。基于ADSCs、PRP以及改性水凝胶的生物学功能及研究背景,本研究提出假说,即以Gel MA和SFMA水凝胶为细胞和生长因子载体,研制ADSCs和PRP水凝胶系统,并采用材料表征、生物相容性以及小鼠压疮模型研究并评估所制备的水凝胶Gel MA/SFMA、Gel MA/SFMA/PRP、Gel MA/SFMA/PRP/ADSCs促进伤口愈合的机制及效果。实验方法(1)制备改性丝素蛋白(SFMA)、改性明胶(Gel MA)、SFMA/Gel MA复合水凝胶,SFMA/Gel MA/PRP水凝胶,并通过核磁氢谱、红外光谱测定、水凝胶溶胀性能、流变性能、压缩性能、体外降解性能、PRP释放生长因子等测试对其进行材料表征。(2)将所制备的水凝胶分别负载ADSCs并通过死活细胞染色、CCK8、电镜、划痕试验等方法胞在分析干细胞在水凝胶表面和内部的存活和增殖情况,评价水凝胶的生物相容性。(3)分别将本研究所制备水凝胶(SFMA/Gel MA、SFMA/Gel MA/PRP、SFMA/Gel MA/PRP/ADSCs)应用于小鼠压疮模型,并通过对创面进行愈合评价、组织学染色、H&E染色、免疫荧光和Western Blot检测相关指标(CD31、α-SMA、CD68、CK14、Col-1α)以及免疫组化(S100)的表达,全面评估负载ADSCs和PRP的水凝胶治疗压疮效果。实验结果(1)核磁氢谱、红外光谱测定等材料表征结果显示所制备水凝胶符合典型的水凝胶材料结构。(2)水凝胶溶胀性能、流变性能、压缩性能、体外降解性能测试以及PRP释放生长因子结果显示,所有的水凝胶均具有良好的吸水性能、较好的稳定性以及对PRP中的生长因子具有良好的缓释效果;同时与纯Gel MA水凝胶相比,Gel MA/SFMA水凝胶的降解速率较慢。(3)生物相容性评价结果显示,细胞在水凝胶表面生长,存活率较高,而且随着培养时间的延长,ADSCs细胞数量增加,说明制备的Gel MA/SFMA/PRP水凝胶内部具有三维结构,适合细胞贴壁和增殖,具有良好的生物相容性。(4)水凝胶负载干细胞(SFMA/Gel MA/PRP/ADSCs)治疗小鼠压疮模型创面愈合结果显示,随时间延长,Gel MA/SFMA/PRP/ADSCs组小鼠压疮创面面积明显小于对照组,且创面愈合时间明显减少;H&E染色和Masson染色结果显示,Gel MA/SFMA/PRP/ADSCs组炎症浸润最轻,可见部分皮肤附属结构再生、表皮再生和真皮增厚,但其他各组真皮中均可见坏死结痂和炎性细胞。Gel MA/SFMA/PRP组和Gel MA/SFMA组的炎症细胞数明显减少,而纱布对照组有大量的炎细胞;免疫组化和Western Blot结果显示,Gel MA/SFMA/PRP/ADSCs组CD31、α-SMA、COL-1和S100的表达上调,而CD68、CK14表达下调。结论(1)GelMA/SFMA/PRP水凝胶对ADSCs细胞的增殖和迁移有明显的促进作用。包裹在水凝胶中的ADSCs可以良好的保持正常细胞形态和较高的存活时间。(2)GelMA/SFMA/PRP/ADSCs水凝胶具有促进创面愈合、减少炎性浸润、增加胶原沉积、促进血管生成和神经再生的作用。