壳聚糖涂层PLGA电纺纤维支架抑制软骨细胞去分化研究
纺丝,培养液,1材料与方法,2方法,2结果,1材料大体形貌观察,2Alamarblue细胞增殖活力实验结果,3SEM观察,4qRT-PCR检测软骨细胞相关基因表达结果,3讨论
刘鑫成,孟星星,张 昭,张煜珅,孙立国,3,党竞医,朱东泽,范宏斌(空军军医大学: 1西京医院骨科, 2航空航天医学系航空航天卫生学教研室,陕西 西安 710032; 3陕西省中医医院医疗处,陕西 西安 710003)
软骨损伤多见于外伤和骨关节炎等疾病,是一种临床上的常见疾患。由于软骨再生能力较弱,损伤后往往难以自我修复[1],最终会进展为骨关节炎,极大地降低患者的生活质量[2-3]。临床上多使用非甾体抗炎药等对症治疗,但治疗效果有限[4]。由于疾病不断进展,患者最终需进行关节置换[5-6]。组织工程技术的发展给软骨损伤修复带来曙光,但目前此技术的实施需要在体外大量扩增患者的自体软骨细胞,且原代软骨细胞在体外单层培养多次传代后常发生去分化现象[7-8],软骨细胞去分化后,其标志物Col2a1[9]和Sox 9[10]表达降低,且在移植后因软骨细胞外基质(extracellular matrix,ECM)相关成分的减少会直接影响细胞信号和黏附分子的传导等重要的细胞功能[11-14],糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG)是ECM的主要成分,其降低会影响软骨组织的负重能力[15-16],最终会导致软骨细胞失去形成正常软骨组织的能力[17-18]。 而3D多层培养可以促进去分化的软骨细胞再分化[19],再分化的软骨细胞可提升其在软骨组织工程中的适用性[20-23]。
静电纺丝技术可以高效连续地制备微米级甚至纳米级纤维,是一种常用的细胞支架制作方法。该技术制作的支架材料具有较高的孔隙率、较大的表面积等特点,有利于细胞在支架材料上的黏附和增殖。此优点使电纺材料成为软骨细胞3D培养常用的细胞支架材料之一。
壳聚糖是甲壳素通过N-脱乙酰化处理后得到的一种天然碱性高分子多糖,具有良好的生物相容性、低免疫原性和生物可降解性,且降解产物安全无毒[24],目前已被应用在水凝胶材料上[25-27],而且可以和蚕丝[28]、电纺材料[29]等相互融合复合使用。研究证明软骨细胞可在壳聚糖处理的细胞支架上黏附和增殖,使ColⅡ和GAG的表达增多,促进软骨细胞表型的维持和间充质干细胞向成软骨细胞方向分化[30-31]。究其原因,一方面,壳聚糖的性质与GAG相近,可以很好地促进软骨修复;另一方面,它有稳定的聚合电解质的性质,因而可以聚合很多ECM中的阴离子成分,如胶原和硫酸软骨素[32]。本研究使用壳聚糖对聚乳酸-羟基乙酸共聚物[poly(lactic-co-glycolic acid), PLGA]材料做表面处理也是基于此性质 ......
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