组织修复与再生过程中,血管化至关重要。研制一种具有类似血管结构、合适的力学强度、良好的生物相容性、可完全生物降解的促血管化材料具有重要的科学意义和良好的应用前景。1、本研究以左旋聚乳酸(PLLA)为基体材料,引入功能化的聚倍半硅氧烷(POSS),利用溶液共混和高压静电纺丝法,将含有不同数量PLLA尾链的POSS纳米粒子与PLLA复合制备得到多孔纳米纤维,并对其力学性能和生物相容性进行了系统研究与评价。结果表明,含有8条PLLA尾链的POSS纳米粒子能够显著提高PLLA的韧性,且可大幅度提高复合纤维的力学强度。此外,8个PLLA尾链的POSS复合多孔纳米纤维能够促进人体脐静脉内皮细胞的增殖、铺展和粘附,具有较好的生物相容性。2、将含有8条PLLA尾链的POSS杂化粒子和血管生成素DNA质粒(pANG)与N-三甲基壳聚糖氯化物(TMC)的复合粒子掺入PLLA基质中,通过静电纺丝制备了一种基因活性纳米纤维,并将其用于组织修复与再生的研究中。结果显示,PLLA/POSS/pANG纳米纤维可以实现基因质粒的持续稳定性释放,且具有较高的转染效率。体外实验结果表明,PLLA/POSS/pANG活性纳米纤维可以促进细胞的增殖、铺展以及黏着斑蛋白的表达。利用大鼠皮肤烫伤模型来评价基因纤维促愈合能力,结果表明PLLA/POSS/pANG基因活性纤维可有效促进血管生成和皮肤伤口的愈合。3、为了加速伤口愈合和缺损组织修复,将pANG和碱性成纤维细胞生长因子质粒DNA(pbFGF)同时负载到PLLA/POSS中,得到PLLA/POSS/pANG/pbFGF双基因活性纳米纤维(Fab),并将其用于治疗深度皮肤组织损伤。体外细胞实验表明,相比单基因活性纤维,Fab双基因纳米纤维表现出最高的黏着斑蛋白表达量和细胞增殖率。体内实验结果表明,Fab纳米纤维具有更好的促进新血管再生的能力。同时,Fab不仅可以有效抑制炎症反应,还可以加速伤口愈合。体内体外结果均显示,pANG和pbFGF双基因在缺损组织修复和血管再生方面具有显著高效的协同促进作用。4、为了进一步研究双基因纳米纤维对骨缺损的修复能力,制备了一种负载pANG与骨形态蛋白质粒DNA(pBMP-2)的PLLA/POSS双基因纳米纤维(pNF)。将pNF与聚乙二醇二丙烯酸酯/壳聚糖凝胶(PEGDA/CS)进行复合,得到了一种具有双基因活性的三维支架材料,并将其用于颅骨修复与再生的研究中。结果表明,复合纤维的加入不影响PEGDA/CS凝胶的机械性能。此外,将PEGDA/CS/pNF双基因纤维支架植入大鼠颅骨缺损位置12周,取得了良好的愈合效果,不仅证明了PEGDA/CS/pNF双基因支架能够诱导新骨的生长与血管再生,也证实了双基因纳米纤维可以作为一种促血管化材料应用于骨组织的修复与再生中。5、体内动态环境下实现血管化是组织修复过程中不可忽略的问题。本研究将两个靶向多肽REDV(Arg-Glu-Asp-Val)和CPP-LSN(cell-penetratingpeptideslocalizationsignalsofnuclear)修饰在两性共聚物PEI-PLMD-PEI两端并自组装形成带正电荷的纳米粒子REDV/CL-PEI-PLMD-PEI(R/CL-PPP),通过静电作用使其与pANG结合,将其负载到PLLA/POSS多孔纤维内部从而得到靶向多孔纳米纤维(TF)和纤维束(TFB)。结果表明,流动剪切力和双靶向基因纳米粒子协同促进了基因的转染、细胞的粘附和铺展。此外,TFB纤维束对HUVECs的生长具有一定的引导作用。综上所述,PLLA/POSS/pDNAs多孔复合纳米纤维具有良好的力学性能和生物相容性,可以稳定、持续、长效地释放基因,在临床治疗缺损组织修复和血管再生方面具有较大的潜在应用价值。