功能性复合支架构建及其促进创伤修复的研究

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组织或器官创伤严重危害了人们的身体健康和生活质量。自体组织/器官移植、药物治疗、手术救治等作为常规的治疗手段,取得了良好的创伤修复效果,但存在免疫反应严重、供体不足、药物副作用大等多种问题。当前,通过功能性支架制备、活性物质联用、细胞活性调节等方式发展的组织工程技术,有效促进了机体的创伤修复。在本论文中,应用组织工程方法成功制备了多种功能性复合支架,在无疤痕皮肤创伤修复、诱导组织再生、骨组织修复等方面取得了良好的治疗效果。全层皮肤创伤的修复过程往往伴随着疤痕的形成,极大地危害了人们的身体和心理健康。皮肤疤痕的产生原因及治疗手段,在临床探索上依然困难重重。本课题组前期研究发现,抗纤维化多肽(AF38pep)具有与整合素相似的功能区域,能竞争性结合纤连蛋白额外结构域A(EDA-FN),有效阻止EDA-FN与整合素结合后触发的纤维化生物学信号的发生。在本文第一部分,通过京尼平交联,制备了负载AF38pep的羧甲基壳聚糖(CMCS)/γ-聚谷氨酸(γ-PGA)复合水凝胶(HSP)。HSP具有贯通的多孔结构、良好的生物相容性、有效的血液凝结能力和抗菌性;能有效抑制激活的成纤维细胞的增殖及迁移,下调纤维化相关基因与蛋白的表达;HSP快速释放AF38pep的行为,能有效调节皮肤的创伤修复过程,促进表皮和真皮的正常再生,调节胶原纤维的合理分布与成熟,加速炎症反应的消退,促进皮肤附属结构和血管化的生成;通过RNAseq分析发现,HSP有效的无疤痕皮肤再生效果与粘着斑信号(FA)的下调有关。总之,HSP能有效抑制疤痕的产生,促进正常皮肤再生。当前,牙周疾病的发病率在全球范围内持续增加,诱导组织再生(GTR)膜在治疗牙周疾病方面取得了良好的效果,但其存在功能单一、降解速度不适宜、力学性质较差等问题。壳聚糖(CS)具有良好的生物相容性、抑菌性、止血性等多种生物学功能,在创伤修复领域已有广泛应用。在本文第二部分,通过静电纺丝与冷冻干燥相结合的方法,制备了一种结合CS的“类三明治”结构聚己内酯(PCL)/明胶(GEL)纳米纤维复合膜,该复合膜具有均匀的纤维形貌,稳定的三层结构,合适的力学性质;通过调整PCL和GEL的比例,能实现可控的降解速率;该复合膜还具有良好的细胞相容性,能有效提高细胞活性,加速血液凝结;该复合膜在大鼠皮下埋植4 w后,仍具有良好的结构完整性,能有效阻止细胞的浸润。总之,这种结合CS的“类三明治”结构纳米纤维复合膜充分发挥了GTR膜的优势,改善了GTR膜存在的不足,在诱导组织再生领域具有良好的应用潜力。骨缺损修复治疗已成为当前一项巨大的临床挑战。骨组织工程支架的应用为骨修复带来了新的希望,但其存在生物活性低、力学稳定性差、骨诱导效果弱等问题。富血小板纤维蛋白(PRF)是一种从血液中获取的富含多种活性成分的凝胶状物质,具有多种生物学功能,在创伤修复领域已有广泛应用。本文第三部分,通过静电交联的方式,制备了CS/γ-聚谷氨酸(γ-PGA)/纳米羟基磷灰石(n HA)水凝胶(CPH),将其填充在骨缺损处,能发挥骨引导的作用;通过静电纺丝法制备了PCL/GEL纳米纤维膜(P2G3),将其贴附在软硬组织交界处,能有效阻止软组织浸润到骨组织;新鲜的PRF作为复合支架的中间层,能长效释放多种生长因子,具有骨诱导效果。此外,该复合支架具有良好的力学性质,有效的矿化活性;均匀稳定的分层结构,有利于个性化定制满足不同创伤部位的需要;良好的生物相容性,较高的细胞成骨诱导能力;能有效促进大鼠颅骨修复与家兔牙槽骨再生。总之,这种结合PRF的三层多功能复合支架,充分发挥了骨诱导、骨引导和骨整合的作用,能有效促进骨修复,在临床治疗骨缺损方面具有良好的应用前景。在本论文中,通过结合多种生物活性物质,制备了不同类型的多功能复合支架,有效促进了机体不同部位的创伤修复。本文所研究的多种复合支架在组织工程领域具有广泛的应用价值,为创伤修复提供了新的研究思路,在未来的临床应用中具有良好的发展前景。
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