發(fā)布時間：2017-12-30 04:34

  本文關鍵詞：細胞選擇性梯度生物材料的構建及其調控細胞遷移行為研究　出處：《浙江大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 細胞遷移 細胞選擇性 梯度表面 細胞響應性水凝膠 三維細胞遷移

【摘要】：細胞遷移是生理學和病理學中十分重要的過程,與胚胎發(fā)育、血管生成、免疫應答以及腫瘤轉移等過程息息相關。生物體內細胞能夠對生物化學或生物物理信號刺激做出響應從而進行遷移。由于非必要的或過度的細胞遷移會導致組織不正確的修復甚至導致疾病,因此選擇性調控細胞遷移非常重要。模擬一些信號分子對細胞的作用可望實現(xiàn)選擇性調控細胞遷移,為生物材料設計提供理論支持和實驗依據(jù)。通過聚酯胺解在表面引入氨基,再經過戊二醛偶聯(lián),接枝明膠分子。利用注射泵改變胺解時間,即可在表面構建明膠梯度。發(fā)現(xiàn)在明膠密度梯度的表面,內皮細胞(Endothelial cells,ECs)骨架沿梯度方向排列。內皮細胞在明膠密度梯度表面趨向于向明膠分子密度增加的方向遷移。最高有90%的內皮細胞向梯度正方向遷移,遷移速率達11μm/h。發(fā)現(xiàn)明膠分子密度梯度對于平滑肌細胞(Smooth muscle cells,SMCs)和成纖維細胞(Fibroblasts,FIBs)遷移的方向性影響較為顯著,然而對細胞遷移速率影響并不明顯。結果證實,單一明膠梯度對于不同細胞沒有選擇性。之前關于細胞選擇性的表面修飾研究都基于模型材料表面,修飾方法較為復雜�；诘诙鹿ぷ�,提出了一個具有普適性、更簡單的表面修飾方法。在聚已內醋(Polycaprolactone,PCL)膜材料表面沉積一層聚多巴胺,使表面帶有氨基。將透明質酸用甲基丙烯酸酐改性后(MA-HA)接枝在聚多巴胺表面以構建細胞阻粘層。精氨酸-谷氨酸-天冬氨酸-纈氨酸(Arg-Glu-Asp-Val,REDV)多肽能夠特異性識別內皮細胞。REDV多肽修飾巰基后通過邁克爾加成,接枝在MA-HA表面;結合注射法,構建出REDV多肽密度梯度。在REDV多肽接枝表面,內皮細胞粘附數(shù)量可達到平滑肌細胞的2.5倍。內皮細胞在REDV多肽密度梯度表面遷移定向性達到86%,同時遷移速率增大到細胞培養(yǎng)板(Tissue culture polystyrenes,TCPS)表面2倍;平滑肌細胞則表現(xiàn)出沒有定向性的遷移,遷移速率下降50%以上。細胞片遷移結果表明內皮細胞片向梯度正方向遷移距離是均勻表面的3倍。成纖維細胞激活后向血管中層遷移是導致血管外膜纖維化的原因之一。因此,血管受損后選擇性促進平滑肌細胞的粘附和遷移非常重要。在材料表面構建一層聚乙二醇的均勻阻粘分子層,通過共價接枝梯度固定細胞特異性多肽,能夠實現(xiàn)細胞的選擇性粘附和遷移。纈氨酸-丙氨酸-脯氨酸-甘氨酸(Val-Ala-Pro-Gly,VAPG)多肽對平滑肌細胞具有特異選擇性作用。首先通過鹽溶液密度梯度在表面構建了一層均勻的聚乙二醇阻粘分子層,末端帶有梯度的疊氮基團,再通過點擊反應,將炔基修飾的VAPG多肽接枝在表面。VAPG多肽接枝實現(xiàn)了對于平滑肌細胞的選擇性粘附,平滑肌細胞密度最高可達成纖維細胞2倍。VAPG多肽的接枝使平滑肌細胞遷移速率提高,成纖維細胞遷移速率降低。平滑肌細胞遷移速率(22 μm/h)最高達到相同位置成纖維細胞遷移速率3倍以上;84%的平滑肌細胞趨向VAPG多肽接枝密度增加的方向遷移,且平滑肌細胞有效遷移距離顯著性增大。三維環(huán)境下的細胞遷移與二維平面上有很大不同。因此模擬細胞外基質(Extracellular matrix,ECM)構建相應材料來研究細胞遷移行為具有更重要的意義。基質金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinases,MMPs)是在大部分細胞均有表達的一類能夠降解細胞外基質的蛋白水解酶。在本章中,通過甲基丙烯酸酐改性的透明質酸雙鍵和基質金屬蛋白酶-2(MMP-2)敏感的多肽序列上的巰基邁克爾加成反應,構建了一種對細胞分泌的MMPs產生響應從而降解的水凝膠。通過Transwell模型,考察了平滑肌細胞在水凝膠內的三維遷移情況。平滑肌細胞在有其他細胞誘導下,向酶敏感水凝膠內部遷移達120μm。進一步研究影響其遷移行為的因素發(fā)現(xiàn),平滑肌細胞在水凝膠內主要以間充質方式遷移,MMP-2降解水凝膠導致網絡結構疏松是細胞在水凝膠內部遷移的主要原因。體內實驗結果說明,細胞向降解程度不同的水凝膠內部侵襲方式不同,且侵襲深度隨水凝膠可降解程度增加而增大。在本文中,采用聚合物阻粘層結合細胞特異性多肽這一手段,構建了兩種細胞選擇性表面,并成功在生物降解材料聚已內酯表面實現(xiàn)了這一目標。多巴胺沉積進而偶聯(lián)其他分子具有普適性,因而該表面修飾方法可適用于多種材料表面。進一步構建的模擬細胞外基質環(huán)境水凝膠,闡明細胞在其中的三維遷移行為,有助于發(fā)展具有特殊結構和功能的生物材料,以更好地實現(xiàn)組織再生。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R318.08

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本文編號：1353386