摘要支架植入是目前临床上治疗动脉粥样硬化引起的严重血管狭窄的主要方式,生物可吸收血管支架(BVS)已经成为新型血管支架的重要研究方向。镁及镁合金材料具有良好的生物相容性和力学支撑性能,在人体内可以被降解,因此在生物可吸收血管支架领域具有很好的应用前景。正常血管细胞处于血液流动环境中,而常规的血管支架材料细胞学评价一般在细胞培养板中开展,无法真实模拟在血液流动状态下材料与血管细胞的相互作用。微流控芯片技术是一种新兴的实验平台,具有灵敏度高、灵活集成、样品消耗少等特点,因为芯片通道尺寸与细胞大小相近,被广泛应用于生物医学研究。我们通过软件模拟设计,制备了一种4通道微流控芯片,用于血管细胞与镁基材料浸提液的共培养,以评价血管支架用镁基材料对血管细胞的影响。<br> 采用细胞完全培养基作为浸提介质,按照ISO10993-5标准制备了纯Mg、AZ31、WE43和Mg-Zn-Y-Nd四种镁基材料浸提液,并检测了每种材料浸提液中的Mg2+浓度和pH值。结果显示,在血管内皮细胞(ECs)完全培养基作为浸提介质时,四种镁基材料耐腐蚀性能为AZ31>WE43>Mg-Zn-Y-Nd>Mg;而在血管平滑肌细胞(VSMCs)完全培养基为浸提介质时,材料的耐腐蚀性能为AZ31>Mg>Mg-Zn-Y-Nd>WE43。此外,我们通过组织贴壁法成功从人体脐带中提取了原代VSMCs,细胞活性及免疫荧光检测结果表明,我们提取的原代VSMCs具有极佳的细胞活力,并且表达高水平的收缩蛋白α-SMA,说明所提取的VSMCs为收缩型表达。<br> 实验设置了血管细胞与镁基材料浸提液孔板共培养、微芯片通道内静态共培养和微芯片通道内动态共培养三种共培养模式,研究镁基材料对血管细胞的影响。孔板内共培养实验结果显示,四种镁基材料低浓度组(12.5%、25%、50%)浸提液对ECs和VSMCs两种血管细胞均有显著促进细胞增殖作用,高浓度组(100%)抑制细胞生长;两种血管细胞的细胞凋亡行为与浸提液浓度呈剂量依赖性关系,WE43及Mg-Zn-Y-Nd浸提液中存在的稀土元素可以减弱50%、100%浓度组浸提液对VSMCs细胞凋亡的影响,改变细胞培养环境会对细胞凋亡行为产生影响,但是对VSMCs中收缩蛋白α-SMA的表达无明显影响;VSMCs中标记蛋白α-SMA的表达水平与培养介质中Mg2+含量呈剂量依赖性的关系,培养介质处于流动状态时会促进细胞生长,从而降低VSMCs中收缩蛋白α-SMA的表达水平,使收缩表型VSMCs向合成表型转化。<br> 综上,本论文通过设置不同共培养模式,特别是微流控芯片动态共培养模式,为血管支架材料的细胞学评价提供了新思路。
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