多孔丝素膜材料中微动脉生成模式的研究

摘要

丝素材料由于其良好的生物学性能,用作生物医用材料的研究日益引起人们的兴趣。其中多孔丝素蛋白材料用作软组织修复的研究,是丝素蛋白基生物材料的研究中的一个有特色的领域。在生物材料修复组织的过程中,为了使得生物支架材料形成适合新的组织生成和细胞生存的环境,就必须在短时间内实现血管化。此时,生物材料中的血管化实现,主要包括毛细血管新生,血管网络形成以及伴随着这些过程进行的微动静脉的形成等过程。其中微动脉的形成过程及其机制的研究是一个近二十年来引起关注的一个新的领域,特别是在生物材料及组织工程中,微动脉新生问题研究尚有待于更多更深入的展开。基于这样的现状,本课题研究关注丝蛋白基医用生物材料中的微动脉生成问题,通过材料植入的动物实验分析研究,对材料中的微动脉生成过程及生成模式进行了探索性的研究。
　　 本文首先通过将多孔丝素膜材料分别植入大鼠背部皮下与股肌肉组织内,观察与分析多孔丝素膜材料中微动脉生成形态,并对微动脉进行数量化分析,进而推测多孔丝素膜材料植入大鼠体内微动脉生成模式。研究结果显示,多孔丝素蛋白材料与组织交界处新生的微动脉是从原先存在于组织的与微动脉或者小动脉相连的毛细血管转变成的,然后根据逐渐向材料中长入。根据实验观察推测,在微动脉长入材料的这个过程中,较小的微动脉发生套叠从而分成毛细血管和微动脉,同时毛细血管前括约肌(类似平滑肌细胞)根据机体需要募集然后进入毛细血管使得转为微动脉,这样在材料中就形成了初步的空间血管网络结构。另一方面,由于血管生成的无规律性,使我们根据组织切片或显微照片对血管密度的评估有着一定的困难性,因此我们建立了血管密度切片检测模型来估测实际情况下的血管密度。基于这一模型以及对于组织切片的数量化检测和统计分析,对微血管之间的空间形态和微血管与材料之间的相互关系的探讨,使我们进一步理解微动脉生长的空间形态特征及生成模式,并对于对血管单元的构成有了初步认识；同时,我们还得到一种根据实验结果设计有利于毛细血管生长的多孔膜材料孔径大小的近似方法。
　　 通过对材料中的微动脉新生形态过程及其模式的研究,为阐明微动脉伴随毛细血管新生而形成详细过程及探索其形成机制,提供基础的工作。同时也为合理设计创伤修复用多孔丝素膜生物材料的形态结构提供了近似的方法及实验依据。