納米纖維薄膜對人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞生長行為的影響研究.pdf

1、細(xì)胞生長支架是組織工程和再生醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方面，它為細(xì)胞的生長和組織的重建與再生提供人造的微環(huán)境。因此，如何構(gòu)建結(jié)構(gòu)上更合理更適用的支架以及如何提高支架的生物相容性是一直以來相關(guān)領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。 天然細(xì)胞外基質(zhì)分布于細(xì)胞外空間，是由細(xì)胞分泌的蛋白和多糖所構(gòu)成的纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對細(xì)胞的遷移、增殖和分化等有重要的調(diào)控作用。近年來，具有三維結(jié)構(gòu)的納米纖維支架因其更接近天然的細(xì)胞生長微環(huán)境而逐漸地受到研究者越來越多的關(guān)注。

2、納米纖維支架的制備方法主要有自組裝、相分離和高壓靜電紡絲。其中高壓靜電紡絲技術(shù)操作簡單，可控性強(qiáng)，能夠以不同聚合物為原料，制備出連續(xù)的、不同取向、不同力學(xué)性質(zhì)的納米級或亞微米級超細(xì)纖維，顯示了在仿生天然細(xì)胞外基質(zhì)方面的獨(dú)特優(yōu)勢。 在用于制備納米纖維支架的生物材料方面，研究者也進(jìn)行了諸多的嘗試，以便制備出具有更高生物相容性的支架。迄今已有多種材料通過電紡絲技術(shù)制備成細(xì)胞薄膜，主要包括以下幾類：天然材料、合成高分子材料、以及復(fù)合材料

3、。其中合成高分子材料由于其來源方便，機(jī)械性能好，重復(fù)性高而成為組織工程研究中納米纖維薄膜的主要材料，但其組織相容性低于天然材料，缺乏細(xì)胞刺激信號。無機(jī)/有機(jī)復(fù)合材料結(jié)合了高分子無機(jī)材料良好的機(jī)械性能和有機(jī)材料生物相容性。成為組織工程支架材料的研究熱點(diǎn)。 碳元素是地球上一切生物有機(jī)體的骨架元素組成，具有相對穩(wěn)定的物理特性以及良好生物相容性。碳納米管作為一種納米尺度的新型炭材料，具有的獨(dú)特空心管狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的傳導(dǎo)性能和力學(xué)強(qiáng)度，并且

4、對多種蛋白質(zhì)分子都有較強(qiáng)的吸附。本課題通過溶液共沉淀方法制備了聚氨酯(PU)與多壁碳納米管(MWNT)的復(fù)合材料(MWNT/PU)，采用高壓靜電紡絲技術(shù)構(gòu)建了PU、MWNT/PU的取向納米纖維薄膜和無紡納米纖維薄膜。選用離體時(shí)間短、性狀與體內(nèi)相似的人臍靜脈內(nèi)皮原代培養(yǎng)細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)細(xì)胞，研究了上述兩種化學(xué)組成的納米纖維薄膜對人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)生長的引導(dǎo)作用和可能的作用機(jī)理。 主要研究內(nèi)容包括：選擇優(yōu)化的控制參數(shù)制備電紡絲

5、納米纖維薄膜，通過掃描電子顯微鏡對取向納米纖維薄膜的形貌進(jìn)行觀察；通過MTS試劑盒檢測細(xì)胞在薄膜上的增殖情況，研究取向納米纖維薄膜對HUVEC生長的促進(jìn)作用；通過掃描電子顯微鏡觀察內(nèi)皮細(xì)胞在薄膜上生長的形態(tài)；通過激光掃描共聚焦顯微鏡，觀察細(xì)胞骨架中肌動(dòng)蛋白、微管蛋白及紐蛋白纖維的形成情況。此外，通過ELISA方法檢測了生長在不同薄膜上的HUVEC分泌組織因子(TF)、漿纖溶酶原激活抑制劑-1(PAI-1)、一氧化氮(NO)的釋放量，探討

6、了納米纖維結(jié)構(gòu)對HUVEC抗凝血功能的影響；檢測了HUVEC細(xì)胞在薄膜上生長時(shí)Ⅳ型膠原的合成量，探討了納米纖維結(jié)構(gòu)對細(xì)胞外基質(zhì)重建的作用。在上述研究的基礎(chǔ)上，通過在培養(yǎng)基中添加MEK1/2化學(xué)抑制劑U0126觀察細(xì)胞骨架的形成，探討了取向納米纖維薄膜對細(xì)胞遷移、骨架發(fā)育的影響及可能的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用高壓靜電紡絲技術(shù)所制備的取向納米纖維薄膜具有良好取向，其中的纖維直徑為300 nm-500 nm；細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)，取

7、向納米纖維薄膜可明顯促進(jìn)HUVEC增殖；在取向納米纖維薄膜上生長的內(nèi)皮細(xì)胞呈抗凝血表型，此外，與光滑平膜和無規(guī)納米纖維薄膜相比，取向納米纖維薄膜可以顯著促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的合成。細(xì)胞骨架觀察顯示，HUVEC在取向納米纖維薄膜上沿紡絲方向定向排列生長，且納米纖維薄膜支持細(xì)胞的長時(shí)間生長。MEK1/2化學(xué)抑制劑U0126對細(xì)胞骨架的影響結(jié)果顯示，細(xì)胞對納米纖維結(jié)構(gòu)底感受可能通過MAPK途徑進(jìn)行信號的放大轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而引起細(xì)胞的遷移等一系列生物響應(yīng)。