利用生物活性材料構建組織工程血管支架.pdf

1、心血管疾病是發(fā)病率和死亡率最高的疾病之一，較為常用的醫(yī)療手段包括血管擴張術和血管移植。血管擴張術并不能徹底解決血管堵塞，且容易復發(fā)。而自體和供體血管的來源不足，限制了血管移植的進行。伴隨著組織工程的發(fā)展，可替代的人工小口徑血管（直徑小于6mm）正成為目前研究的熱點。支架與種子細胞是組織工程的兩個重要因素。三維支架為種子細胞提供了賴以黏附、增殖、遷移和分化的空間。支架同時為細胞的營養(yǎng)交換、新陳代謝以及分泌細胞外基質(zhì)等生理活動提供了場所。種

2、子細胞可以分泌生物活性因子，并且參與到組織修復與再生的過程。
　　 目前小口徑血管移植入的中長期效果并不理想，移植失敗的主要原因是由于血栓形成和內(nèi)膜增生。內(nèi)皮細胞是保持血管通暢性的天然調(diào)節(jié)物，在抗血栓形成、抑制血小板聚集、分泌血管活性因子等方面發(fā)揮著重要作用。如何讓小口徑血管支架材料表面快速內(nèi)皮化，就成為解決血管移植在中長期高失敗率的重要方法和策略。本文的主要工作就是提高支架材料的抗凝血性和細胞相容性，結合自體的種子細胞以構建組

3、織工程血管支架(Tissue-engineered vascular grafts，TEVGs)。
　　 磷脂( Phospholipid)是細胞膜的重要組成部分，其主要的成分之一就是磷脂酰膽堿（Phosphorylcholine，磷酸膽堿）基團。含有該兩性離子基團的化合物可以有效地抑制蛋白吸附和血小板黏附，進而防止血栓的形成。本文合成了含有該功能基團的聚合物，并對其結構進行了表征與鑒定：同時還合成了可降解的聚己內(nèi)酯(Poly(

4、e-caprolactone)，PCL)，分別以聚乙二醇單甲醚(MPEG)和膽固醇(Cholesterol)為該聚合反應的引發(fā)劑，辛酸亞錫為該反應的催化劑。通過封管聚合反應得到分子量約為8萬的聚合產(chǎn)物，然后通過凝膠滲透色譜( GPC)對其數(shù)均分子量和分子量分布進行表征。
　　 天然卵磷脂(Lecithin)主要來源于蛋黃和大豆，是構成細胞膜的主要成分之一。卵磷脂對細胞的正常代謝及生命過程具有決定作用。它能夠被人體吸收，且無毒和免

5、疫原性，因此適用于組織工程血管支架。本文使用從大豆中提取的卵磷脂（L-a-phosphatidylcholine），同樣具有磷酸膽堿的兩性離子基團。將其與疏水性的PCL物理共混后，通過電紡絲加工技術將材料制成三維多孔的纖維支架。具有兩親性的卵磷脂是天然的表面活性劑，可以有效地提高材料的親水性和細胞相容性。
　　 骨髓間充質(zhì)干細胞（Bone-marrow mcscnchymal stem cells，MSCs）具有多向分化潛能，易

6、于從自體的骨髓中分離并能被大量擴增，所以本文將其作為種子細胞。一方面MSCs具有抗凝血性，可以替代血管內(nèi)皮細胞(Endothelial cells，ECs)；另一方面MSCs還可以分泌生長因子、細胞因子等生物活性分子，動員自體ECs在支架表面快速內(nèi)皮化。流動培養(yǎng)可以促進MSCs向紡絲支架內(nèi)部的遷移；另外將靜態(tài)培養(yǎng)的薄膜支架卷成小口徑管狀結構，也利于MSCs在支架內(nèi)部的均勻分布。MSCs還可以替代平滑肌細胞(Smooth muscle c

7、ells，SMCs)在支架上形成多細胞層，為同時構建血管內(nèi)膜和中膜層提供了新策略。
　　 疏水蛋白(Hydrophobins)是絲狀真菌產(chǎn)生的小分子量蛋白質(zhì)，其最大的特點是能夠在界面自組裝成一層兩親性的蛋白薄膜以此來改變所覆蓋界面的親/疏水性。根據(jù)疏水蛋白的特性，可以將其分為I型(Class I)和II型(Class II)。這兩種蛋白都可以通過疏水-疏水相互作用在疏水材料表面自組裝成膜，再通過蛋白．蛋白相互作用引入酶、抗體等蛋

8、白分子，并保持所引入蛋白的生物活性。本文通過II型疏水蛋白(HFBI)在疏水的PCL紡絲支架表面自組裝成膜后，經(jīng)過非共價相互作用固定針對細胞表面CD31抗原的抗體，再通過抗原．抗體相互作用顯著地提高人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVECs)在支架表面的黏附和增殖，使支架表面快速內(nèi)皮化。本文還通過I型疏水蛋白(HGFI)在疏水的PCL紡絲支架表面自組裝成膜后，繼續(xù)固定針對細胞表面CD34抗原的抗體，再通過抗原-抗體相互作用顯著地提高人外周血內(nèi)皮祖細