400-823-0080
info@biofabrication.cn     
当前位置: 主页 > 应用案例 > 生物医学 > 促血管生成肽纳米纤维水凝胶/3D打印支架促进真

促血管生成肽纳米纤维水凝胶/3D打印支架促进真

生物医学    2021-09-18 16:48

组织再生需要快速的血管生成(血管生成),以提供营养,支持相关细胞的生存和维持正常的细胞功能。血管网络的生成对于防止缺氧、细胞凋亡和组织坏死至关重要。损伤创面再生修复过程的速度、成功程度和质量取决于早期血管形成的程度。对于慢性创伤等愈合过程漫长而困难的疾病,微血管网络的快速生成逆转了伤口缺血和缺氧,减少了感染,促进了伤口愈合。

 

皮肤替代物已被广泛用作皮肤损伤中再生皮肤的治疗策略。皮肤替代物的快速血管化可以为伤口愈合的早期阶段提供营养支持、排泄通道,并为免疫系统创建干预途径。因此,在真皮重建过程中,评估真皮替代物的血管化特性具有重要意义。

 

技术和材料的进步为真皮血管化提供了研究方向。3D打印技术可以设计和开发不同的连通孔隙结构的3D结构(特别是垂直和水平),这是普通海绵支架无法实现的。真皮支架具有垂直贯通孔结构,有利于血管生成。

 

 

在这项研究中,暨南大学屠美教授团队和深圳清华大学研究院Chang-Sheng Chen团队合作合成了促血管生成的自组装肽纳米纤维水凝胶(SLg),并与UV固化明胶(GelMA)结合以制备一系列三维(3D)打印支架。在3D打印过程中构建了由明胶和肽交织而成的互穿聚合物网络(IPNs),从而提高了吸收性和弹性。此外,3D打印的GelMA/SLg支架显示出可控的孔隙率、孔径和连通孔特性。这些特性为细胞迁移、增殖提供了适宜的微环境,有利于早期血管生成的血管生长。一项体内研究发现,含有20%肽水凝胶的3D打印GelMA/SLg支架具有最佳的胶原纤维结构,血管重建和皮肤再生的修复周期最快。这些结果表明,促血管生成支架可促进早期快速血管形成和组织愈合,是高质量皮肤损伤再生修复的一种很有前途的治疗策略。相关研究成果以“Proangiogenic peptide nanofiber hydrogel/3D printed scaffold for dermal regeneration”为题目发表去期刊《Chemical Engineering Journal 》上。

image.png

图1.SLg纳米纤维水凝胶的表征。(A)TEM图像以及水凝胶的照片(插图)。(B)SEM图像。(C)圆二色性光谱。(D)FT-IR光谱图。

image(1).png

图2.3D打印浆料的表征。明胶(A)和GelMA(B)的1H-NMR光谱。(C)四种浆料的热敏性。(D-G)浆液的频率扫描。

image(2).png

图3.在UV下形成的3D打印支架(A)。(B)GelMA/SLg20支架的照片。(C)冻干GelMA/SLg20支架的照片。

image(3).png

图4.3D打印支架的SEM图像。(A,E,I)GelMA;(B,F,J)GelMA/SLg5;(C,G,K)GelMA/SLg10;(D,H,L)GelMA/SLg20。

image(4).png

图5.3D打印支架的表征。(A)3D打印支架的代表性拉伸应力-应变曲线。(B)3D打印支架的溶胀率。(C)3D打印支架的残留率。

image(5).png

图6.L929细胞在3D打印支架上的增殖。(A)第1、3和7天L929细胞在不同支架上的CCK-8测定结果。n=3。(B)第1、3和7天对不同支架上的L929细胞进行活/死染色。(C)第7天不同支架上生长的L929细胞的3D重建以及鬼笔环肽和核染色(插图)。

image(6).png

图7.HUVECs在3D打印支架上的细胞增殖。(A)第1、3和7天HUVECs在不同支架上的CCK-8测定结果。n=3。(B)第1、3和7天对不同支架上的HUVECs进行活/死染色。(C)不同支架上生长的HUVECs的3D重建,以及第7天的鬼笔环肽和核染色(插图)。

image(7).png

图8.3D打印支架的体外血管生成。(A)与GelMA、GelMA/SLg5、GelMA/SLg10和GelMA/SLg20孵育的细胞的连接、圆圈和管的代表性图像。(B)连接、圆圈和管的量化。*p<0.05。

 

image(8).png

图9.表皮细胞和成纤维细胞的双层共培养模型。(A)“双层共培养模型”在共焦激光扫描显微镜下的平面图。绿色图表示用PKH67染色的HSF细胞,红色图表示用PKH26染色的HaCaT细胞。(B)“双层共培养模型”的3D截图,其中HSF细胞分布在内层,而HaCaT细胞分布在支架表面。

 

image(9).png

图10.3、7、14和28天后植入用于大鼠真皮再生的HE染色3D打印支架(黑色箭头:材料;红色箭头:新血管)。

 

image(10).png

图11.3、7、14和28天后植入用于大鼠真皮再生的Masson染色3D打印支架(黑色箭头:材料;红色箭头:新胶原纤维)。

 

image(11).png

图12.3、7、14和28天后植入用于大鼠真皮再生的CD31+染色3D打印支架(黑色箭头:材料;红色箭头:新血管)。

 

image(12).png

 

图13.第7、14和28天植入用于大鼠真皮再生的Ⅲ型胶原蛋白染色3D打印支架(黑色箭头:材料)。

 

image(13).png

图14.大鼠皮肤再生中血管生成的定量分析。*p<0.05,**p<0.01。