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背景与目的:近年来,冠心病尤其大多急性冠脉综合征患者都表现出血管内皮功能失调、炎性因子升高等特征,内皮功能紊乱已成为预测该类不良事件的重要因素之一。用来治疗冠脉狭窄性心血管疾病的支架系统虽具有一定的近期疗效,但仍存在诸多弊端。生物3D打印(Bio-3D printing,3DP)技术作为生命科学领域最前沿的发展方向,将其应用于医疗行业已是大势所趋。丹参酮ⅡA磺酸钠(sodium tanshinone ⅡA sulfonate,STS)是中药丹参的主要活性成分丹参酮ⅡA的水溶性衍生物,许多研究表明其具有保护细胞和促血管化作用。将STS与明胶-甲基丙烯酸酐(Gelatin methacrylate,GelMA)水凝胶混合,提高打印墨水的生物活性,并利用生物3D打印技术,制备含人脐静脉内皮细胞(Human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)的生物凝胶膜与支架。通过检测相关指标,来评价STS能否在生物3D打印过程中对细胞产生保护作用以及能否促进三维支架血管化,为中药丹参在生物3D打印领域的应用提供新思路、新方法。方法:选用人脐静脉内皮细胞(HUVECs)为实验对象。(1)利用购买的HUVECs进行体外活力实验,CCK-8活力检测法探索出最适细胞生长的丹参酮ⅡA磺酸钠的浓度范围;(2)将不同浓度的STS与GelMa水凝胶混合,制备出含丹参酮ⅡA磺酸钠的明胶-甲基丙烯酸酐(STS/GelMa)生物墨水,并利用细胞生物3D打印机采用挤压法制备出含不同浓度的丹参酮ⅡA磺酸钠/明胶-甲基丙烯酸酐生物凝胶膜,通过评价其降解性、可注射性与表面征象,并结合(1)选出适合后续实验的STS最终浓度;(3)将含终浓度STS的GelMa生物墨水与HUVECs按一定比例混合,利用3D打印机制备含HUVECs的STS/GelMa生物凝胶膜,CCK-8活力检测法和荧光PCR体外扩增法分别评价其活性、促血管化作用;(4)以终浓度的STS、GelMa水凝胶和HUVECs细胞悬液为打印材料,将这三种材料按照一定比例共混为STS/GelMa/HUVECs混合生物墨水,利用3D打印机制备出含HUVECs的STS/GelMa生物凝胶样支架,通过CCK-8活力检测法和荧光PCR体外扩增法评价该支架的生物相容性。结果:(1)内皮细胞活力:与对照组相比,STS浓度在25-75ug/m L范围内,其活性呈上升趋势(P<0.05);当STS浓度大于75ug/m L时,细胞活力呈下降趋势。因此,选用25-75ug/m L浓度的丹参酮ⅡA磺酸钠作为后续实验研究。(2)STS/GelMa凝胶膜的降解性评价:随着时间的增加,各组STS/GelMa凝胶膜均发生降解;与对照组相比,加入STS会加速STS/GelMa生物水凝胶的降解,且浓度越高其降解速度越快。可注射性评价:在最适浓度范围内的生物水凝胶其可注射性好,不受浓度影响。表面征象评价:显微镜下示与对照组相比,加入STS会使凝胶膜表面出现空隙、凹陷现象,且浓度越高该现象越明显。综合上述实验结果,选出50ug/m L时为STS的最终浓度,在该浓度下,STS/GelMa生物水凝胶的可注射性好、降解速度适中;且含STS的GelMa生物凝胶膜表面征象较为致密、平坦,空隙、凹陷现象相对较少。(3)含HUVECs的STS/GelMa凝胶膜中细胞活力:STS/GelMa/HUVECs和GelMa/HUVECs凝胶膜内细胞均呈良性增殖生长、能保持较好活性;与对照组相比,加入STS后随着培养时间的增加,含STS的凝胶膜内细胞活性更强(P<0.05)。荧光PCR体外扩增实验表明:STS/GelMa/HUVECs和GelMa/HUVECs凝胶膜内的PECAM-1、eNOS和VEGFA基因表达信号均上调;与对照组相比,加入STS后随着培养时间的增加,含STS的凝胶膜内HUVECs的PECAM-1、eNOS和VEGFA基因表达量更高(P<0.05)。以上实验结果表明加入STS可促进细胞增殖生长,并增加其促新血管生长的可能性。(4)含HUVECs的STS/GelMa凝胶样支架细胞生物相容性实验表明:STS/GelMa/HUVECs和GelMa/HUVECs凝胶样支架内细胞均可良性生长;与对照组相比,加入STS后随着培养时间的增加,含STS的凝胶样支架内细胞活性和血管形成相关基因表达量更高(P<0.05)。此次实验结果与生物凝胶膜结果基本相符,说明加入STS的确有利于STS/GelMa/HUVECs内细胞的生长与增殖,而且对支架血管化也有一定促进作用。结论:本实验将STS应用于生物3D打印实验中,不仅增加了GelMa水凝胶的生物活性,而且减少了打印过程中细胞的损伤,增加了细胞增殖活性;最重要的是加入STS提高了打印样品的生物相容性,为研究中药丹参在生物3D打印领域的应用提供新思路、新方法。