检索历史 清除

摘要由于创伤、感染、医源性操作等各种原因所引起的尿道狭窄是泌尿外科一种常见的疾病。随着组织工程的发展与应用，有望通过该技术实现复杂性尿道狭窄的修复与重建。组织工程支架作为组织工程的重要部分，其设计初衷主要是模拟细胞微环境。天然细胞外基质是由相互交错的纳米纤维形成的兼具微米级多孔与纳米级纤维的微/纳结构，微米级的多孔结构能够提高细胞的增殖、黏附与迁移，并为营养物质交换、新陈代谢排出提供空间结构与力学支撑，而其纳米纤维有助于调控细胞的行为及信号的表达。在宏观形貌上，支架的空间特性使得细胞的几何装配不仅能够符合天然组织结构，而且允许细胞/支架复合物以最优的组织形式进行移植。因此，制备兼具宏观形貌及微/纳结构的组织工程支架是具有现实意义的。本文基于人尿道脱细胞基质结构研究，设计制备兼具尿道脱细胞基质宏观形貌、微/纳结构的尿道仿生组织工程支架，以期应用于尿道狭窄的修复与重建。主要研究内容如下:<br>　　利用超声扫描获得了人尿道的二维影像学信息，应用三维重建软件构建尿道组织数字化模型，并通过间接三维打印技术获得具有尿道宏观形貌的硅胶模具。将明胶（Gelatin,Gel）与丝素蛋白（SilkFibroin,SF）水溶液混合，采用冷冻干燥法制备具有尿道组织宏观形貌的Gel/SF管状多孔支架，确定宏观形貌能成功模拟的基础上，探究了制备条件与结构性能的关系，选取接近与尿道脱细胞基质的多孔支架，采用原位发酵法引入细菌纤维素（Bacterialcellulose,BC）三维纳米网络结构，最终得到Gel/SF/BC尿道仿生支架。进一步对其微观形貌、化学结构、力学性能及生物相容性进行测试。采用上述多尺度构筑方法制备犬尿道仿生支架,对尿道仿生支架进行体内生物相容性实验与尿道缺损动物学评价。主要结论如下:<br>　　（1）通过冷冻干燥法，研究不同预冷温度、不同明胶-蚕丝蛋白混合比例对多孔支架孔径结构、力学性能、孔隙率等影响。恒定温度场下支架孔径随预冷温度的降低而减小，但在-196℃时表现出沿温度场而产生的取向结构。-20℃为预冷冻温度的多孔支架的孔径（100～300μm）及孔隙率（73％～83％）,均接近于尿道脱细胞基质。以-20℃为预冷冻温度的多孔支架，随着明胶占比多时，多孔结构形貌为蜂窝状，且拉伸及压缩的强度和模量高，但断裂生长率低;蚕丝占比多,其多孔结构形貌为层片状，且拉伸及压缩的强度和模量低，但断裂生长率高;在Gel/SF等体积混合可能存在部分的分子间氢键，因而其吸水性能会得到增强，Gel比例较多时会存在部分分子内氢键，从而降低其吸水性能。其中G5S5的多孔支架综合形貌结构与力学性能均较好。<br>　　(2)Gel/SF/BC尿道仿生支架具有尿道组织宏观形貌，形成了内致密外疏松多孔的双层结构，其中内层由单纯BC膜构成，外层以Gel/SF多孔支架为骨架，BC纳米纤维均匀分布在多孔孔壁表面;Gel/SF/BC尿道仿生支架具有良好的力学性能和吸水性能，通过细胞毒性实验、皮肤致敏性与皮肤刺激性实验，表现出良好的生物相容性。<br>　　(3)采用人体尿道仿生支架的多尺度构筑方法制备犬尿道仿生支架，对尿道仿生支架进行体内生物相容性实验与尿道缺损动物学评价。结果表明:Gel/SF/BC尿道仿生支架兼具犬尿道组织的宏观形貌与微/纳结构，具有良好的体内生物相容性，并且在无种子细胞的条件下，成功修复了Beagle犬的7mm全段尿道缺损。