【摘要】：難愈創(chuàng)面愈合過(guò)程中多因素受損導(dǎo)致的,它被定義為不能持續(xù)的進(jìn)行創(chuàng)面愈合過(guò)程或不愈合的創(chuàng)面。常見的難愈創(chuàng)面包括糖尿病潰瘍、燒燙傷、褥瘡等等。由于近年來(lái)難愈創(chuàng)面的發(fā)病率顯著增高,與之相關(guān)的長(zhǎng)期高成本的醫(yī)療護(hù)理,患者的生活質(zhì)量下降和社會(huì)資源的浪費(fèi),使難愈創(chuàng)面已成為嚴(yán)重的全球公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)。糖尿病創(chuàng)面的難以愈合主要是由于缺氧,成纖維細(xì)胞和表皮細(xì)胞功能障礙,血管生成和新血管形成受損,細(xì)胞損傷以及神經(jīng)病變等因素導(dǎo)致的。傳統(tǒng)的創(chuàng)面敷料存在價(jià)格昂貴,新生血管率低、創(chuàng)面修復(fù)速率緩慢、容易產(chǎn)生瘢痕組織和新生組織缺乏皮膚附屬器官等問(wèn)題。因此,制備出可以克服這些問(wèn)題的具有高生物活性的用于糖尿病創(chuàng)面快速愈合的新型修復(fù)材料仍然是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。生物活性玻璃由于其高生物相容性和離子產(chǎn)物的積極生物效應(yīng),已經(jīng)在硬組織和軟組織修復(fù)中顯示出成功的應(yīng)用。近期研究表明,生物活性玻璃在創(chuàng)面修復(fù)中具有促進(jìn)血管再生和創(chuàng)面愈合等效果,但是生物活性玻璃促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)的機(jī)理尚未明確,并且純生物活性玻璃由于其脆性特征而難以用作皮膚組織工程的皮膚替代物和支架。靜電紡絲納米纖維由于其仿生天然細(xì)胞外基質(zhì)納米纖維結(jié)構(gòu),高比表面積和高孔隙率,在創(chuàng)面修復(fù)領(lǐng)域顯示出巨大前景。然而,由于糖尿病創(chuàng)面復(fù)雜的生理微環(huán)境,傳統(tǒng)的靜電紡絲納米纖維在作為創(chuàng)面敷料時(shí),并沒有達(dá)到很好的愈合效果。通過(guò)對(duì)靜電紡絲納米纖維進(jìn)行功能化構(gòu)建,與生物活性玻璃復(fù)合或制備出具有藥物緩釋效果的創(chuàng)面敷料,有望研發(fā)出新型的針對(duì)難于創(chuàng)面修復(fù)的創(chuàng)面敷料。本文首先系統(tǒng)的研究了具有微納米結(jié)構(gòu)的58s生物活性玻璃促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化的作用及機(jī)理。通過(guò)與傳統(tǒng)靜電紡絲技術(shù)相結(jié)合,制備出了Ⅰ型膠原/聚己內(nèi)酯/生物活性玻璃復(fù)合納米纖維支架。系統(tǒng)的評(píng)估了這種復(fù)合支架對(duì)糖尿病創(chuàng)面修復(fù)的效果,并深入的研究了其修復(fù)機(jī)理。此外,針對(duì)研究中發(fā)現(xiàn)的糖尿病創(chuàng)面細(xì)胞對(duì)缺氧環(huán)境的異常響應(yīng),制備出內(nèi)層負(fù)載DMOG的同軸靜電紡絲納米纖維支架,解決了糖尿病創(chuàng)面修復(fù)過(guò)程中修復(fù)因子不能正常表達(dá)的問(wèn)題。主要研究工作和研究結(jié)果如下:(1)以十二胺為模板劑,制備出具有良好分散性的58s生物活性玻璃。研究了不同濃度的58s生物活性玻璃對(duì)巨噬細(xì)胞分泌BMP-2的調(diào)控作用,和促肌成纖維細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化的作用及機(jī)理,并且通過(guò)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明:生物活性玻璃能促進(jìn)巨噬細(xì)胞分泌BMP-2,從而促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞向脂肪細(xì)胞的分化。進(jìn)一步對(duì)BMP-2促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化的分子機(jī)制研究顯示:BMP-2能通過(guò)SMAD1及P38信號(hào)通路促進(jìn)肌成纖維細(xì)胞分化,抑制這兩條信號(hào)通路會(huì)抑制脂肪細(xì)胞的形成。同時(shí)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明,生物活性玻璃的加入可以促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)過(guò)程中肌成纖維細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化,從而有效的減少創(chuàng)面修復(fù)過(guò)程中瘢痕組織的形成。(2)使用靜電紡絲技術(shù)制備復(fù)合了生物活性玻璃的Ⅰ型膠原/聚己內(nèi)酯納米纖維支架�？疾炝嗽搹�(fù)合支架對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的影響,并且研究了該支架對(duì)糖尿病大鼠創(chuàng)面修復(fù)的影響。對(duì)于創(chuàng)面修復(fù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料促進(jìn)血管再生的情況,研究了HIF-1α/VEGF信號(hào)通路,證明生物活性玻璃復(fù)合納米纖維材料可以通過(guò)HIF-1α/VEGF信號(hào)通路促進(jìn)難愈創(chuàng)面中的血管再生。(3)通過(guò)同軸靜電紡絲技術(shù),制備出了內(nèi)層負(fù)載二甲基乙二酰甘氨酸(DMOG)的復(fù)合納米纖維。研究了該復(fù)合納米纖維在高糖環(huán)境下對(duì)成纖維細(xì)胞的影響,包括對(duì)HIF-1α及其下游基因和修復(fù)相關(guān)基因的影響,并且通過(guò)進(jìn)一步體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究其對(duì)創(chuàng)面修復(fù)的調(diào)控作用。結(jié)果表明:內(nèi)層負(fù)載了DMOG的復(fù)合納米纖維支架能有效的在體外高糖環(huán)境下穩(wěn)定HIF-1α的表達(dá),并且促進(jìn)相關(guān)基因表達(dá)的上調(diào)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,該復(fù)合支架在體內(nèi)也能穩(wěn)定HIF-1α的表達(dá),促進(jìn)創(chuàng)面的血管再生和再表皮化。綜上所述,生物活性玻璃能通過(guò)促進(jìn)巨噬細(xì)胞BMP-2的表達(dá),激活肌成纖維細(xì)胞P38和SMAD信號(hào)通路,從而促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)過(guò)程中肌成纖維細(xì)胞向脂肪細(xì)胞的分化,促進(jìn)創(chuàng)面的愈合。進(jìn)一步將生物活性玻璃和聚己內(nèi)酯及Ⅰ型膠原復(fù)合制備出復(fù)合納米纖維支架,證明該支架可以激活HIF-1α/VEGF信號(hào)通路,促進(jìn)糖尿病創(chuàng)面中的血管再生,改善糖尿病創(chuàng)面中缺血的微環(huán)境。通過(guò)制備出同軸負(fù)載DMOG的復(fù)合納米纖維,在體內(nèi)外穩(wěn)定HIF-1α的表達(dá),刺激創(chuàng)面血管和表皮再生,從而促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)。本論文闡明了生物活性玻璃促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)的機(jī)理,并研究了多種納米纖維基創(chuàng)面敷料促進(jìn)難愈創(chuàng)面修復(fù)的作用及內(nèi)在機(jī)理,對(duì)設(shè)計(jì)新一代高生物活性創(chuàng)面修復(fù)材料具有重要的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R318.08;TQ340.64
【圖文】：

第一章 緒論期間的組胺和血清素引起的。血管擴(kuò)張促進(jìn)血液流動(dòng)創(chuàng)面也使更多炎癥細(xì)胞進(jìn)入創(chuàng)面區(qū)域。止血后，中性粒細(xì)胞進(jìn)入創(chuàng)面部位，開始吞噬，清除異物、細(xì)菌和受損組織。作為炎癥階段的一部分，巨噬細(xì)胞出現(xiàn)并繼續(xù)吞噬過(guò)程，同時(shí)釋放更多的 PDGF 和 TGF- [12]。中性粒細(xì)胞有助于清潔創(chuàng)面，而巨噬細(xì)胞則可以清除病原體和碎片。此外，中性粒細(xì)胞還分泌有助于成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞增殖的因子[13-14]。一旦創(chuàng)面部位被清除，成纖維細(xì)胞遷移進(jìn)入創(chuàng)面部位，創(chuàng)面愈合進(jìn)入增殖期并開始有新的細(xì)胞外基質(zhì)沉積。新的膠原基質(zhì)在最終重塑階段變得交聯(lián)并形成組織[15]。在這種有效和高度控制的修復(fù)過(guò)程中，細(xì)胞信號(hào)及細(xì)胞通路起到了重要的作用。

圖 1-2 正常創(chuàng)面愈合階段示意圖[16]Fig. 1-2 The sequence of phases during normal wound healing[16]1.3.2 難愈皮膚創(chuàng)面修復(fù)創(chuàng)面愈合通常以即時(shí)、有序的方式進(jìn)行，并且可以分為四個(gè)階段：炎癥、肉芽、再上皮化和組織重塑。當(dāng)該過(guò)程中斷時(shí)，將產(chǎn)生慢性難愈創(chuàng)面。慢性創(chuàng)面被定義為未能及時(shí)恢復(fù)功能和解剖學(xué)完整性的創(chuàng)面，或者在沒有正常功能最終結(jié)果的情況下進(jìn)行修復(fù)過(guò)程的創(chuàng)面[17]。絕大多數(shù)慢性創(chuàng)面分為三類：壓瘡，糖尿病潰瘍和靜脈潰瘍。雖然這些創(chuàng)面的病因各不相同，但慢性創(chuàng)面的發(fā)展總是源于三個(gè)因素：老化、反復(fù)缺血再灌注損傷以及細(xì)菌污染導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的細(xì)胞和全身效應(yīng)[18-19]。大多數(shù)慢性創(chuàng)面對(duì)常規(guī)治療反應(yīng)良好；然而，在一小部分慢性創(chuàng)面患者（估計(jì)占所有慢性創(chuàng)面患者的 15％至 20％）中，盡管他們得到了最好的護(hù)理，但并未被愈合。雖然關(guān)于非愈合慢性創(chuàng)面的病因?qū)W有很多理論，但也存在相當(dāng)一致的相似之處。通常，未愈合的創(chuàng)面顯示生長(zhǎng)因子（EGF，KGF，PDGF 和 IGF）減少，角質(zhì)形成細(xì)胞遷移減少，活性氧（ROS）增加，組織蛋白酶增加

圖 1-3 BMP2 誘導(dǎo)脂肪生成示意圖[53]Fig. 1-3 Schematic model of BMP2 induced adipogensis[53]p38 激酶上調(diào) PPAR 的機(jī)制尚未明確。p38 激酶通過(guò)磷酸化直接上調(diào) PPAR 是不的，因?yàn)?PPAR 在絲氨酸上僅具有一個(gè) MAP 激酶的共同磷酸化位點(diǎn)，該位點(diǎn)被細(xì)信號(hào)調(diào)節(jié)激酶磷酸化，從而抑制轉(zhuǎn)錄[54]。PPAR 活性與此報(bào)告一致，我們證實(shí)了絲激活蛋白激酶特異性抑制劑 PD98059 增強(qiáng) PPAR 和 BMP2 誘導(dǎo)的 C3H10T1/2 細(xì)胞生成的功能。另一種可能性是，PPAR 可能通過(guò)形成具有一定轉(zhuǎn)錄因子的復(fù)合物而。ATF-2 已知被 p38 激酶調(diào)控，并通過(guò)與其他轉(zhuǎn)錄因子或共激活物的串?dāng)_控制轉(zhuǎn)們觀察到 BMP2 在 C3H10T1/2 細(xì)胞中磷酸化 ATF-2[55-56]。因此，ATP-2 與 PPAR 的作用可能是由 p38 激酶上調(diào) PPAR 的作用，盡管 ATF-2 和 PPAR 的相互作用，以及相互作用的生物學(xué)相關(guān)性是需要解決的。我們知道脂肪細(xì)胞在骨髓中與成骨細(xì)胞共有來(lái)源。有研究已經(jīng)證實(shí)，BMP2 還通活 Smad 信號(hào)將多能間充質(zhì)細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞[57-58]。 BMP2 調(diào)節(jié) PPAR 表達(dá)通

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本文編號(hào)：2776823