摘要由暴力侵袭或心血管疾病引起的血管长段缺损(≥10mm,long-distance vascular injury,LDVJ)严重危害人类健康。目前,血管组织工程被认为是一种有效治疗LDVJ的方法。丝素蛋白(silkfibroin,SF)是一种优秀的组织工程支架材料,但单纯的丝素蛋白难以满足LDVJ的治疗要求,构建复合材料,使其具备更优的力学性能、匹配的生物降解性能和增强的血管修复效应是生物医学领域的重要研究内容。<br> 本文中,我们以丝素蛋白作为构建血管组织工程支架的基础材料,系统研究了聚己内酯(polycaprolactone,PCL)以及聚葡萄糖山梨醇羧甲基醚(polydextrose sorbitol carboxymethyl ether,PSC)包覆的氧化铁纳米颗粒(γ-Fe2O3@PSC,MNPs)对SF材料性能的改善,并对相关机制进行了探讨,主要研究内容包括如下几个部分:<br> (1)通过改进的静电纺丝方法制备了PCL/SF复合微纤维支架。PCL的复合可以显著改善支架的力学性能。体外与人血管内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)共培养和体内兔背部皮下移植实验证明,与纯丝素蛋白相比,新型PCL/SF复合微纤维支架可以有效地抑制细胞浸润和炎症,可用于血管组织工程支架材料。<br> (2)利用冷冻干燥法制备了含不同磁性纳米颗粒(magnetic nanoparticles,MNPs)浓度的磁性丝素蛋白支架(magneticsilkfibroin scaffold,MSFC)。与纯SF支架相比,MSFC具有更好的结晶性、磁热性能和应力强度。同时,MNPs可以通过与SF形成氢键以及与酪氨酸络合抑制水解酶活性延缓支架的降解。细胞与动物实验研究表明,MSFCs具有良好的生物相容性,且能促进血管内皮细胞(vein endothelial cells,VECs)的生长。<br> (3)为了更好修复LDVJ,在MSFCs研究基础上,进一步复合棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)和聚乙烯醇(PVA),构建了带有温控开关的功能性磁性支架。该支架的径向支撑力比纯丝素蛋白支架高5倍左右,且具有明显的降解延迟作用,利于长期移植中保持支架结构的完整性。同时利用DPPC的相变效应,可以通过磁热升温有效调控MNPs的释放,诱导巨噬细胞的迁移,并上调血管修复相关因子的表达,促进血管的再生修复,可作为未来修复LDVJ的有效候选材料。
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