【摘 要】
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由于疾病或创伤导致组织功能障碍且自体无法完成修复时,再生医学领域将生物材料植入体内,触发机体的先天再生机制协助恢复受损组织。但是材料植入时会不可避免地在组织周围形成创口,触发炎症反应。巨噬细胞是宿主免疫系统对植入材料炎症反应的主导免疫细胞,它的表型转换是决定炎症反应走向的关键,而这种表型的改变高度依赖于周围组织的形貌结构。因此,合理设计移植生物材料的物理形貌结构,使生物材料与宿主免疫系统产生积极地
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由于疾病或创伤导致组织功能障碍且自体无法完成修复时,再生医学领域将生物材料植入体内,触发机体的先天再生机制协助恢复受损组织。但是材料植入时会不可避免地在组织周围形成创口,触发炎症反应。巨噬细胞是宿主免疫系统对植入材料炎症反应的主导免疫细胞,它的表型转换是决定炎症反应走向的关键,而这种表型的改变高度依赖于周围组织的形貌结构。因此,合理设计移植生物材料的物理形貌结构,使生物材料与宿主免疫系统产生积极地相互作用,将免疫反应导向有利于组织再生的方向,是实现组织修复的关键。采用电纺技术制备的纤维支架具有尺寸易调（如纤维直径、孔径）、结构可控（如粗糙度、纤维取向、刚度）、高模拟体内细胞外基质等优点,在再生医学领域具有独特优势。基于此,本课题采用电纺技术和诱导结晶法制备了的微-纳多级结构的PCL纤维支架,探索孔径、粗糙度和刚度变化对巨噬细胞极化状态和rBMSCs的成骨分化效果的影响。同时,采用大鼠皮下移植试验探索微-纳多级结构的PCL纤维支架在体内的炎性反应和组织再生情况。本课题旨在探究静电纺纤维支架微-纳多级结构与炎症反应的关系,为组织再生纤维支架的结构设计提供新思路。主要研究内容及结论如下:（1）PCL微-纳多级结构纤维支架的制备与理化性能。通过电纺技术制备了具有不同直径的3种光滑纤维支架（P10、P12、P15）,再通过溶液诱导结晶法在光滑纤维支架表面进一步构建了纳米突起的串晶结构（P10-SK、P12-SK、P15-SK）。扫描电镜观察显示,随着溶液质量分数的增加,纤维直径由0.45 μm（P10组）增至11.57 μm（P15组）,使得纤维支架的孔径由1.78 μm（P10-SK）增至12.50μm（P15）。原子力显微镜测试表明,具有串晶结构的纤维支架表面粗糙度（Sa）均处于亚微米级别。接触角测试表明,串晶结构能够改善PCL纤维支架的疏水性。力学测试结果表明,随着纤维直径和孔径的增加,纤维支架的弹性模量降低,其中P15组具有最低刚度,分别为P15的5.62 MPa和P15-SK的6.68 MPa。（2）具有微-纳多级结构PCL纤维支架对巨噬细胞行为的影响。细胞活/死荧光染色表明,6种纤维支架生物相容性好。ELISA分析表明,串晶结构能够促进抑炎因子IL-4的分泌,P15-SK能够减少促炎因子IL-6的分泌。细胞免疫荧光染色分析表明,相比小孔径和高刚度的纤维支架,大孔径和低刚度的P15呈现出最多的M2型巨噬细胞极化。（3）微-纳多级结构PCL纤维支架上的巨噬细胞对干细胞成骨分化的影响。ALP活性和矿化结节染色结果表明,相比平滑结构,串晶结构表现出更高的ALP活性,更能促进干细胞的成骨分化。（4）动物实验分析。苏木精-伊红（HE）染色表明,大孔径、低刚度的纤维支架（P15、P15-SK）能够减少巨噬细胞的聚集和异物巨细胞（FBGC）的形成。马松三色（MT）染色表明,胶原在大孔径、低刚度的纤维支架（P15、P15-SK）上沉积更少,胶原结构呈网状分布,密度低,表现出良好的组织再生效果。qPCR结果分析,大孔径、低刚度的纤维支架（P15、P15-SK）促进抑炎基因IL-10的表达,抑制促炎基因IL-6的表达;相比于平滑的纤维支架,具有SK结构的纤维支架（P10-SK、P12-SK、P15-SK）在降低炎症方面有积极影响。
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