温敏型KGF-EPL-HP生物黏附水凝胶对子宫内膜损伤的修复作用

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研究目的:  子宫内膜损伤是妇科疾病中最常见的病理过程,已成为导致子宫内膜黏连(IUA)和不孕的主要因素。目前子宫内膜损伤的治疗方法包括手术切除,联合雌二醇激素药物和宫内节育器进行全面治疗。虽然这些常规治疗手段在术后取得了有效的治疗结果,但其复发率高达62.5%,存在着预后不良,如子宫内膜基底膜严重损伤,严重IUA和子宫腔硬化等后遗症状。角质细胞生长因子(KGF)具有促进上皮细胞增生、分化、伤口愈合以及细胞保护等功能,局部应用可望促进子宫内膜的修复和再生。但由于缺乏有效的应用剂型,直接应用KGF促进子宫内膜修复的在体研究目前还鲜有报道。目前,水凝胶材料作为有效支持基质,广泛用于防止子宫内膜损伤后的子宫内膜黏连,还用作包载一些治疗药物特别是生长因子释放的制剂支架。然而,由于子宫内膜黏液的快速分泌更新,受损子宫的腔道内治疗药物流失快和难吸收是阻碍其药理作用的两个重要因素。本课题针对子宫内膜生理生化环境的特点,通过使用肝素改性泊洛沙姆(HP)作为基质材料和ε-多聚赖氨酸(EPL)作为功能赋形剂来制备符合黏膜黏附的水凝胶,得到高亲和力、高黏弹性的新型温敏型EPL-HP水凝胶,进而包载KGF,构建兼具温敏性和生物黏附性的KGF-EPL-HP水凝胶。研究中通过评估水凝胶流变学和黏膜黏附研究筛选最优配比的EPL-HP水凝胶制剂,以子宫内膜癌细胞检测其生物相容性。随后,并将KGF-EPL-HP水凝胶经原位给药注射到子宫损伤部位,分析其在体内对子宫内膜损伤模型的药理作用、制剂疗效及可能涉及的机制通路。  研究方法:  (1)应用自主合成的HP结合冷冻夹心法,制备包载KGF的温敏型KGF-HP水凝胶,使其具有适宜胶凝温度、力学强度及良好的三维形态,探索温敏型KGF-HP水凝胶制剂应用于子宫内膜损伤的适宜性。  (2)制备温敏型KGF-EPL-HP生物黏附水凝胶,通过扫描电镜观察KGF-EPL-HP水凝胶的微观形态,采用黏度计和流变仪观察其机械性能和表观黏度,以黏膜黏附研究KGF-EPL-HP水凝胶的生物黏附力,并对比HP和EPL-HP水凝胶包载的KGF的体外释放行为。综合以上实验,制备出符合子宫内膜损伤治疗要求的温敏型KGF-EPL-HP生物黏附水凝胶制剂。  (3)通过体外培养子宫内膜癌细胞(ECC),以CCK-8实验评价细胞存活率,考察不同配比的KGF-EPL-HP水凝胶对ECC生物相容性及促增殖作用的影响。然后通过体外荧光标记KGF,以流式摄取实验观察ECC对FITC-KGF的摄取量,分析KGF-EPL-HP水凝胶对ECC的主动结合性能,综合评价确定KGF-EPL-HP水凝胶的最佳应用配比。  (4)构建大鼠子宫内膜损伤模型,经原位注射给药,将KGF-EPL-HP水凝胶应用到大鼠子宫内膜损伤部位,通过HE、Masson和免疫组化等方法评价损伤子宫内膜修复情况,观察治疗后子宫内膜上皮细胞增殖和凋亡,以及新生血管增生情况,在体全面评价KGF-EPL-HP水凝胶原位给药对子宫内膜损伤的形态和功能修复的效果。  研究结果:  (1)本实验制备的KGF-HP水凝胶胶凝温度为33℃,具有良好的温敏性能、子宫内膜黏附性和对KGF的高亲和性。采用HP浓度为17%的优化处方,具有一定的力学强度,SEM镜下观察KGF-HP水凝胶呈多孔三维网状结构,适宜包载大分子药物KGF,可以作为子宫内膜损伤治疗的制剂应用的研究基础。  (2)研究中以静电相互作用构建了具有良好生物黏附力和缓控释放的温敏型EPL-HP生物黏附型水凝胶。实验结果显示,EPL-HP水凝胶表观黏度显著增加,凝胶速率加快,且其微观3D网络结构表现出空隙率减少,孔径增加的现象。通过测试水凝胶的表观黏度和流变学特性,观察到EPL-HP水凝胶的机械强度和生物黏附性力显著提高。体外释放结果表明:随着黏附力增加,药物控释效果增加,其中以加入90μg/mlEPL的EPL-HP-90水凝胶组为最优控释水凝胶。  (3)采用100μM浓度的H2O2,建立稳定的ECC细胞H2O2损伤模型。体外实验证明,KGF-EPL-HP水凝胶与ECC具有良好生物相容性,且能有效促进细胞增殖。流式细胞摄取实验中,KGF-EPL-HP水凝胶能有效提高ECC对KGF的摄取量,说明EPL-HP水凝胶能诱导增强ECC对KGF的细胞吸收,提高KGF的生物利用率。  (4)将最优配比的温敏型KGF-EPL-HP-90生物黏附水凝胶应用到大鼠子宫内膜损伤模型中。子宫组织中KGF表达量明显增多表明EPL-HP水凝胶能促进损伤子宫对外源性KGF的持续吸收,这是EPL-HP水凝胶的生物黏附和缓控释放性能共同作用的结果。在治疗3天后,KGF-EPL-HP水凝胶组中子宫内膜腺体数目增加,内膜基底层纤维化面积减少,子宫内膜上皮细胞显著增殖,且新生血管数目增多。同时,受损子宫内膜的细胞凋亡率降低,说明KGF对子宫内膜损伤的作用机制可能与抑制子宫内膜上皮细胞凋亡从而促进细胞增殖有关。  研究结论:  温敏型HP水凝胶联合原位给药注射技术为KGF在子宫内局部应用打下制剂研究基础。EPL作为阳离子多肽聚合物,通过静电相互作用力,在HP水凝胶和子宫内膜黏液之间发挥架桥作用,有效调节了EPL-HP水凝胶的缓控释放性能,并显著提高了EPL-HP水凝胶对子宫内膜的生物黏附力。在这项研究中,EPL-HP水凝胶包载KGF保护其生物活性和稳定性,有效延长了损伤子宫内膜对KGF的吸收利用率,增强了KGF对子宫内膜损伤的形态和功能修复作用。因此,温敏型EPL-HP生物黏附水凝胶能作为实现KGF局部治疗的理想的药物递送载体。
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