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近年来,组织工程学研究取得了显著进展,同时也对研究未来的发展和走向提出了新的课题。移植的人工组织如何更好的与宿舍体内环境契合、获得良好的存活、生长和愈后效果,成为国内外研究者关注的重点。首先,要保证移植组织在宿主体内的存活,移植组织,尤其是大体积组织的血管化就成为必须要解决的课题。前人已有很多关于微血管发生机制的研究,为探索促进血管化的道路提供了线索。研究表明血管的发生是一系列基因表达调控的结果,而如何激活这些基因的表达,则是组织工程要做的工作。可能发挥作用的信号包括化学信号、物理信号和生物学信号等等。曾有研究表明,在生物体本身的组织损伤修复过程中会产生直流电场,且外加的反向或增强电场,对损伤修复产生影响。那么,电信号对于微血管的发生是否存在影响?电荷性生物材料用于组织工程的效果又将如何?天然有机化合物壳聚糖因其良好的组织相容性及良好的生物活性受到生物材料研究工作者们的青睐,前人对壳聚糖及其不同改性产物的研究亦已有很多,但尚未有从电性角度对比壳聚糖及其带不同电性的修饰产物在组织修复中的作用的相关研究。
本文采用壳聚糖及其改性修饰产物羧甲基壳聚糖(带负电)及季铵化壳聚糖(带正电)为材料,首先对三种材料进行相关表征,并使用三种化合物制备冻干材料进行后续研究。通过SEM扫描电镜、孔径及孔隙率测算等方法了解三种电性的冻干材料的三维结构。本文使用三种化合物的冻干材料在体内及体外进行了MTT试验、皮下埋植术后取材的HE染色、Masson染色等实验,评价不同电性的三种材料的细胞相容性及对微血管形成的影响。最后,本文中分别制备了VEGF结合的三种电性的冻干材料,使用该材料进行控释实验及通过HE染色评价该材料对微血管生成的影响。并通过VEGF结合组的实验结果与单纯冻干材料组的实验结果对比,对电性可能影响微血管生成的方式做初步探索。
实验结果显示,体外进行的细胞相容性实验中,负电性的材料表现优于其他两种材料,而带正电的材料表现最差。然而在体内实验中,尽管带正电的材料的白细胞计数始终显著高于其他两组,但在促进微血管形成方面,它仍显示出优于电中性壳聚糖材料的效果。带负电性的材料在体内及体外实验中都显示出较好的细胞相容性和对微血管生成的促进作用。VEGF结合的冻干材料的控释中,负电性材料具有较为持久的缓释作用,正电性材料和电中性材料呈现较为明显的突释现象。VEGF结合的冻干材料进行的对血管计数结果也表现出与释放曲线相符的变化趋势。
本文得出结论为负电性材料的血管化及组织再生性能最好,与VEGF的结合的能力可能是影响负电性材料对于微血管生成促进作用的因素之一。
在未来对于生物材料的研究和开发中,可以将材料的电性作为考虑因素之一,可以尝试通过改性使材料带负电获得更好的组织再生性能。