携载黄芪甲苷和阿魏酸的静电纺纤维促进血管生成的研究

摘要

原发性病变及外伤等许多因素都可以导致血液循环不畅或者缺血，此外组织和器官的移植以及构建中也需要血管来输送足够的氧气和营养物质并排除代谢废弃物，否则就会导致组织或器官的坏死，严重威胁人体健康。体外构建的组织植入体内后，氧气和营养物质能否输入是组织存活的关键，这就决定细胞距离最近的血管不得超过200μm。因此体外构建的组织要在植入体内后能存活就必须要有足够的血管生成。
　　静电纺纤维具有比表面积大、孔隙率高、类似细胞外基质(ECM)的结构以及良好的孔道连通性等特点，有利于细胞黏附、铺展生长和组织形成。同时电纺纤维易于携载药物、生物活性物质等，可有效促进组织的修复和再生。临床应用表明中药黄芪和当归均具有行气活血的作用，在促进血管生成相关因子的表达、血管相关细胞的生长和迁移、成熟血管形成等方面显示出独特优势。本论文采用黄芪的主要有效成分黄芪甲苷(AT)、当归的主要有效成分阿魏酸(FA)，利用电纺纤维携载中药作为组织工程支架，研究血管相关细胞的增殖和胞外基质分泌，评价促进血管形成和成熟的效果。
　　通过细胞毒性实验筛选AT和FA促进人气静脉内皮细胞(HUVEC)和人脐静脉平滑肌细胞(HUVSMC)增殖的最佳浓度和比例。当AT和FA的总浓度为5.0μg/mL，且两者比例为7:3时，能最大限度的促进血管内皮细胞和平滑肌细胞的增殖。通过共混电纺制备得到了携载AT和FA的PELA超细纤维。纤维形貌规整，无液滴和断裂，平均直径约为2μm。体外释放实验表明，两种药物均能在长达4周的时间内持续释放。载0.25％AT和0.5％FA的纤维中20天内累积释放量分别为50.5％和69.1％，与纤维中相应药物含量相比，FA释放稍快。体外细胞评价表明，与空白纤维、浸润自由药物的纤维相比，载药纤维能促进细胞的粘附和增殖，能促进HUVEC分泌粘连蛋白、Ⅳ型胶原、HUVSMC分泌a肌动蛋白、Ⅰ型胶原，且载药比例为7/3时能促进作用最大。纤维植入大鼠皮下，结果表明各组纤维的降解和炎症反应无显著差别，到第四周时有少量降解碎片、轻度的慢性炎症反应，降解支架周围组的织中有新生血管生成，且随着时间延长，载药纤维组的血管密度会增加。纤维植入皮下促进血管生成方面，与空白纤维、浸润自由药物空白纤维相比，载药纤维促进了血管的生成，且促进成熟血管生成的效果更为明显。在载药纤维中，纤维F7/3的促进效果最佳。