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华中科技大学同济医学院曾晓勇:脂肪组织提取物功能化多层纳米纤维补片用于治疗膀胱缺损

学术动态    2022-07-01 16:18

DOI: 10.1016/j.matdes.2022.110821

 

膀胱组织工程是一种很有前途的方法,可以产生新的组织来替代受损或患病的器官,打破了目前使用重构自体肠段进行治疗的局限性。脂肪组织提取物(ATE)是一种非细胞三维大分子网络,可为细胞提供适当的局部微环境,对细胞代谢、增殖、分化或类器官形成存在一定的影响。本研究将静电纺丝纳米纤维垫和透明质酸胶体溶液整合成多层纳米纤维贴片,其中添加了ATE作为生物添加剂。在体外研究中,作者观察到与ATE共培养时脂肪干细胞(ADSCs)和骨间充质干细胞(BMSCs)的多能标志蛋白(Oct-4、Sox-2和Nanog)增加。CCK-8试验、划痕实验、transwell迁移实验和管形成试验证明了ATE对内皮细胞(ECs)增殖、迁移及血管生成有着积极影响。在大鼠膀胱缺损模型中研究了该贴片的可行性和有效性。初步结果表明,这些贴片在组织工程修复和再生医学方面具有巨大的应用前景。

 

图1.示意图:(a)ATE提取过程;(b)ATE/HA-PLCL制备过程。

 

图2.ATE的组分。细胞因子(A)用RayBio L-Series Rat Antibody Array90测试,总蛋白浓度(B)用BCA蛋白测定法测量,VEGF浓度(C)用ELISA测量。制造商提供的RayBio L-Series Rat Antibody Array90图和蛋白质列表显示在补充材料(补充材料手册)中。图中标记了显著表达的细胞因子。RELM beta:像分子β一样的抗性;TROY:Troy蛋白;IL:白细胞介素;TLR-4:toll样受体4;TRAIL:肿瘤坏死因子(TNF)相关的凋亡诱导配体;ICAM-1:细胞间粘附分子1;MDC:巨噬细胞衍生趋化因子;MIF:巨噬细胞迁移抑制因子;MIP:巨噬细胞炎症蛋白;TIMP:基质金属蛋白酶的组织抑制剂;CXCR4:C-X-C趋化因子受体4;MMP:基质金属蛋白酶;ATE:脂肪组织提取物;VEGF:血管内皮生长因子;ELISA:酶联免疫吸附试验。

 

图3.ATE对干细胞的影响。ATE对(A)ADSCs和(C)BMSCs增殖(通过CCK-8测定)以及对(B)ADSCs和(D)BMSCs多能标志蛋白(Oct-4、Sox-2和Nanog)表达(通过蛋白质印迹法检测)的影响。ATE组与对照组相比,*p<0.05,**p<0.01。ATE:脂肪组织提取物;ADSCs:脂肪干细胞;BMSCs:骨髓间充质干细胞;CCK-8:细胞计数试剂盒8。

 

图4.ATE的血管生成诱导能力。(A)通过CCK-8法检测ECs的增殖;(B)通过划痕实验对迁移距离的直方图分析,比例尺=100mm;(C)Transwell迁移实验和直方图分析,比例尺=50mm;(D)管形成测定和直方图分析,比例尺=200mm。**p<0.01,****p<0.0001。ATE:脂肪组织提取物;ECs:内皮细胞;CCK-8:细胞计数试剂盒8;ECM:内皮细胞培养基;ECGS:内皮细胞生长补充剂。

 

图5.多层仿生贴片的材料表征。(A)表面宏观图像和横截面宏观图像,比例尺=20mm;(B)接触面的SEM图像,比例尺=20μm;(C)ATE/HA层的SEM图像,比例尺=100μm。PLCL层的SEM图像和直径的直方图分析,比例尺=50μm。(D)通过水滴验证PLCL和ATE/HA-PLCL的亲水性,HA涂层降低了WCA;(E)采用单轴拉伸试验直至失效测定PLCL和ATE/HA-PLCL的代表性应力-应变曲线;(F)静电纺丝纤维的体外降解率;(G)纳米纤维贴片皮下包埋4周后的宏观观察和(H)组织学观察。H&E:比例尺=200μm,CD45/CD68:比例尺=50μm。ATE:脂肪组织提取物;HA:透明质酸;PLCL:聚(L-乳酸)(PLLA)/聚(ε-己内酯)(PCL);SEM:扫描电子显微镜;H&E:苏木精-伊红。

 

图6.用于膀胱缺损修复的ATE/HA-PLCL贴片。(A)动物研究过程;(B)(a)术前、(b)用补片增强、(c)术后8周膀胱的宏观图像;(C)三组的显微CT扫描;(D)时间-压力曲线;(E)膀胱体积的直方图分析,100x;(F)膀胱顺应性的直方图分析;(G)术后8周膀胱再生的组织学分析。ATE:脂肪组织提取物;HA:透明质酸;PLCL:聚(L-乳酸)(PLLA)/聚(ε-己内酯)(PCL);H&E:苏木精-伊红。红色箭头显示膀胱。*p<0.05,**p<0.01,****p<0.0001。