微纳平行纤维支架与肌腱干/祖细胞促进肌腱再生的研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuxuan1991
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肌腱损伤占运动损伤的50%,因其自我修复能力差,而成为矫形外科手术领域公认的难题。目前临床上已有多种策略来改善肌腱修复,虽有一点疗效,但修复后的肌腱力学性能差,易发生反复断裂,因此寻找肌腱再生修复的新方法具有重要临床意义。近年,随着干细胞和组织工程的发展,肌腱组织工程被认为是最具前景的策略之一,而支架提供的物理微环境可以调控细胞的行为和命运,所以支架成为组织工程研究的重要内容。具有平行拓扑结构的基质由于其模拟了肌腱组织细胞外基质独特的生理学结构,即平行排列的胶原纤维,故可诱导干细胞向腱系分化。但肌腱同时还具有多级(多尺度)生理结构,且纤维直径大小也被证明会影响细胞粘附、增殖和分化等行为,目前单一尺度的纤维支架在仿生上尚存在一定差异,因而可能导致修复效果不佳。基于以上背景,我们通过模拟肌腱的超微结构,设计了具有各向异性和多尺度的仿生微纳平行PLLA-PEO纤维支架用于肌腱组织工程修复。稳定射流的静电纺丝(Stable Jet Electrospinning,SJES)技术可以连续制备得到各向异性的平行纤维支架,且改变其中的参数可以调节纤维的尺度,因此可以制备得到具有各向异性和多尺度的微纳平行纤维支架。比较发现,微纳平行纤维相比单一尺度纤维具有更好的力学性能与亲水性能。体外实验中,我们发现微纳平行纤维在有效促进小鼠肌腱干/祖细胞(Tendon Stem/Progenitor Cells,TSPCs)向腱系分化的同时可以抑制其骨系分化。进一步在体内裸鼠异位模型和大鼠原位缺损模型中,发现微纳平行纤维复合TSPCs的组织工程肌腱,能够有效诱导胶原纤维的分泌和排列,促进肌腱相关基因的表达,提升修复后肌腱力学,最终有效促进肌腱的再生与修复。综上所述,本研究证明了仿生微纳平行纤维支架可体内外有效促进肌腱干细胞腱系分化和肌腱再生,为微纳多尺度支架作为新的肌腱组织工程支架提供了有效的理论和应用基础,具有潜在的应用前景。
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