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脂肪来源的间充质干细胞(Adipose derived mesenchymal stem cells,AdMSCs),是一种自体干细胞,来源丰富,容易获得,能最大程度降低病人不适度,降低感染率,获得足够数量的间充质干细胞。AdMSCs已证明可分化成包括内皮细胞在内的多种细胞。然而,其低内皮分化效率限制了AdMSCs治疗血管再生的临床应用。本论文采用微井序列作为3D培养系统,能够形成均匀稳定的AdMSCs聚集体,保持细胞高存活率,探究了该系统促进AdMSCs内皮分化效率及其便捷性,从而解决了治疗中存在的AdMSCs低存活率及低分化效率等问题。 利用光掩法制作微井。对不同含量的PEG材料进行筛选,最终确定采用含PEG1000的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDM)通过光交联形成PEG化底面的微井序列。种植AdMSCs,聚集形成3D微球。我们对种植的细胞数目进行研究,发现微井中细胞数量与种植密度呈线性关系,而形成的3D聚集体直径与种植密度呈指数关系。 微井可通过改变自身直径大小来有效而稳定的调节3D聚集体粒径。我们制备了400μm、150μm、100μm直径的微井,相应形成了190μm、90μm、70μm直径的聚集体,且分布均一,具有很好的线性关系。3D聚集体中的干细胞能保持AdMSCs表面抗原表位及较高存活率。 通过内皮生长培养基(EGM)体外诱导AdMSCs的内皮分化。实时PCR检测CD31表达,两种培养方式下CD31表达量都有所增加,3D培养增量显著。6天后,3D表达量是2D的2.5倍,9天后,3D表达量是2D的5倍。检测KDR的表达发现6天后3D培养增量是2D培养的6倍,9天后则升至9倍。免疫荧光染色检测CD31和KDR蛋白表达都显示出3D培养的微球能够显著促进AdMSCs的内皮分化效率。将诱导的3D AdMSCs转移至培养皿中使其分解粘附在平板上,此时AdMSCs仍具有内皮细胞特有的表面标记物,能在基质胶中形成内皮样管状结构物,3D培养形成的管状物是2D的3倍,几乎达到人脐静脉内皮细胞形成的数量(3.3倍)。对两种培养方式的AdMSCs进行ECM染色,发现3D培养能明显增加ECM分泌(增量最大能达7.5倍),从而促进AdMSCs的内皮分化能力。 我们首次进行了3D AdMSCs体内内皮分化研究。单层和3D AdMSCs注射裸鼠皮下。免疫荧光染色数据显示,体内每平方毫米2D培养的AdMSCs形成的血管数为80,3D形成血管数为200,是2D培养的2.5倍。血管管腔面积统计显示,3D培养是2D培养的3倍。在体内,与2D相比,3D聚集体显著增强内皮分化。 我们认为微井是一种理想的提高内皮分化效率的3D培养系统,能够在体内外显著提高AdMSCs的内皮分化效率。