一种可注射水凝胶的制备及其生物相容性研究

【摘要】： 组织工程的主要思路是将功能性种子细胞接种于生物支架材料(细胞外基质extracellular matrix,ECMs)替代物上,经过体外培养或构建后移植到体内受损组织处用以修复受损的组织。本课题的主要目的是制备一种温敏型可注射的水凝胶支架材料,并检测种子细胞与这种支架材料的生物相容性。 本文首先制备了一种新型可注射的温敏型壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原(chitosan/glycerophosphate/collagen C/GP/Co)水凝胶。将2.1 5%(w/w)的壳聚糖溶液与50%(w/w)的β-甘油磷酸钠(GP)溶液按一定比例混合得到壳聚糖-甘油磷酸钠(C/GP)溶液,然后将配制好的2 mg·mL~(-1)胶原溶液与壳聚糖-甘油磷酸钠溶液混合得到壳聚糖/甘油磷酸钠/胶原水凝胶。测定水凝胶在37℃的成胶时间,扫描电镜观察C/GP/Co水凝胶的微观结构,并测量由水凝胶中提取培养基的渗透压值。为了检测所制备的C/GP/Co水凝胶的生物相容性,我们分离并培养人源脂肪间充质干细胞(adipose tissue-derived stem cellsADSCs)作为种子细胞,检测其增殖和多向分化潜能。接着将人脂肪来源的间充质干细胞接种在C/GP/Co水凝胶表面培养,倒置显微镜观察细胞的黏附、生长和分布形态,CCK-8试剂盒测定细胞增殖情况,LIVE/DEAD Viability/Cytotoxicity试剂盒染色观察细胞死亡状况。最后将ADSCs包埋在水凝胶内部,采用CCK-8试剂盒和扫描电镜检测细胞在水凝胶内部的生长状况。 实验结果表明C/GP/Co水凝胶37℃的成胶时间为12min,电镜照片显示C/GP/Co水凝胶内部呈海绵状多孔结构,孔径为100-150μm,渗透压仪测定提取培养基的渗透压为310-330 mmol·kg~(-1),各种指标均适合用于细胞培养和体外组织构建。人源脂肪间充质干细胞作为种子细胞呈长梭形贴壁生长,具有良好的增殖能力,能够向脂肪细胞、成骨细胞、软骨细胞分化。经过7天的培养,C/GP/Co水凝胶表面的ADSCs能够呈长梭状生长,并良好的增殖。通过死活试剂盒检测可知,水凝胶表面生长的ADSCs分布均匀,并且显示出良好的细胞活性。此外,CCK-8试剂盒的测试结果及扫描电镜照片都表明C/GP/Co水凝胶内部包埋的ADSCs同样能够在水凝胶内部孔道中黏附和增殖。以上结果表明这种新型的C/GP/Co水凝胶具有良好的细胞相容性,为组织工程提供了良好的新型支架材料。