可控释放GAG/MOF的核壳纤维支架促软骨再生的研究
骨关节炎(osteoarthritis,OA)是一种常见的由创伤、关节先天异常、过度劳损等诸多因素引起的慢性关节病，影响到全球2.5亿多人的健康和生活质量。骨关节炎主要发生在关节部位及周围组织，其特征为软骨退化损伤、滑膜炎症等，其治疗关键包括调节软骨微环境、抑制炎症反应并促进软骨再生。但由于软骨组织没有血管、神经以及淋巴的分布，其损伤后的修复及再生能力极差，而目前对于骨关节炎导致的软骨退化损伤也还没有比较理想的治疗方法。基于生物可降解支架的组织工程技术可为抑制关节炎症和修复软骨缺损提供一种可行的策略。静电纺丝技术制备的纤维支架可高度仿生天然细胞外基质的微观形貌，一直是组织工程支架制备的热点方向之一。 为有效促进软骨再生，本研究首先采用同轴溶液静电纺丝技术制备的核壳纤维支架，是以生物相容性好的合成高分子左旋聚乳酸(PLLA)为纤维壳层，并在壳层中引入亲水性高且可提供细胞结合位点的明胶(Gel),同时在纤维核层引入软骨细胞外基质主要成分糖胺聚糖(GAG),包括透明质酸(HA)和硫酸软骨素(CS),系统表征了各组分含量对复合纤维膜的理化性能及其调控骨髓间充质干细胞(BMSCs)成软骨分化的影响规律。结果显示:所制备的核壳纤维对所负载的GAG成分具有控释作用，随着纤维壳层中明胶比例的提高，纤维膜的亲水性和细胞亲和性提高，通过细胞增殖和活/死染色表征证实所有纤维膜均无明显细胞毒性;通过成软骨诱导分化培养，确认纤维中引入GAG成分能有效促进在膜上培养BMSCs的成软骨分化指标的表达。 其次，从模拟天然软骨低氧状态和抑制炎症需求出发，本研究通过水热法合成了镁-没食子酸金属有机框架纳米颗粒(Mg-GAMOF),将其通过同轴静电纺丝引入到核壳纤维的核层，目的是通过引入Mg2+缓释来刺激低氧诱导因子表达上调，通过抗炎分子没食子酸(GA)的释放缓解炎性环境对细胞/组织生物学行为带来的不利影响。结果显示:MOF颗粒被成功引入前述核壳纤维的内部，并实现了对Mg2+和GA的释放;该纤维膜无明显细胞毒性，支持BMSCs、巨噬细胞（RAW 264.7）和从OA患者病变部位提取得到的软骨细胞的生长。相比于不含MOF的纤维膜，发现:同时负载GAG/MOF的纤维膜具有更强的促进BMSCs向软骨方向分化和促进RAW 264.7向抗炎M2表型极化的作用，低氧诱导因子表达上调，同时能更显著地使OA患者软骨细胞从异常形态向正常软骨细胞形态转化。 最后，本研究通过将复合纤维膜植入SD大鼠背部皮下，从短期（1-7天）炎症调控及长期（1-2个月）异位成软骨趋势两个层面进行体内评价，通过组织学染色、免疫荧光染色及免疫组化表征，证实同时负载GAG/MOF的核壳纤维具有最显著的抗炎和促成软骨效果，且生物相容性良好。 综上，将具有促成软骨效应及具有抗炎作用的生物活性成分，同时负载到仿生细胞外基质形貌的纤维支架中，有望通过组织工程策略用于骨关节炎微环境下退化关节软骨的再生及修复。
核壳纤维支架;糖胺聚糖;金属有机框架;同轴静电纺丝;软骨再生
北京化工大学
硕士
材料与化工
蔡晴;翟晖
2023
中文
R318.08
2023-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）