【摘要】：難愈創(chuàng)面愈合過程中多因素受損導(dǎo)致的,它被定義為不能持續(xù)的進行創(chuàng)面愈合過程或不愈合的創(chuàng)面。常見的難愈創(chuàng)面包括糖尿病潰瘍、燒燙傷、褥瘡等等。由于近年來難愈創(chuàng)面的發(fā)病率顯著增高,與之相關(guān)的長期高成本的醫(yī)療護理,患者的生活質(zhì)量下降和社會資源的浪費,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,成纖維細胞和表皮細胞功能障礙,血管生成和新血管形成受損,細胞損傷以及神經(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題。因此,制備出可以克服這些問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)中具有促進血管再生和創(chuàng)面愈合等效果,但是生物活性玻璃促進創(chuàng)面修復(fù)的機理尚未明確,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,并沒有達到很好的愈合效果。通過對靜電紡絲納米纖維進行功能化構(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生物活性玻璃促進肌成纖維細胞向脂肪細胞分化的作用及機理。通過與傳統(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)的評估了這種復(fù)合支架對糖尿病創(chuàng)面修復(fù)的效果,并深入的研究了其修復(fù)機理。此外,針對研究中發(fā)現(xiàn)的糖尿病創(chuàng)面細胞對缺氧環(huán)境的異常響應(yīng),制備出內(nèi)層負載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)過程中修復(fù)因子不能正常表達的問題。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生物活性玻璃對巨噬細胞分泌BMP-2的調(diào)控作用,和促肌成纖維細胞向脂肪細胞分化的作用及機理,并且通過體內(nèi)實驗進行驗證。結(jié)果表明:生物活性玻璃能促進巨噬細胞分泌BMP-2,從而促進肌成纖維細胞向脂肪細胞的分化。進一步對BMP-2促進肌成纖維細胞向脂肪細胞分化的分子機制研究顯示:BMP-2能通過SMAD1及P38信號通路促進肌成纖維細胞分化,抑制這兩條信號通路會抑制脂肪細胞的形成。同時體內(nèi)實驗進一步證明,生物活性玻璃的加入可以促進創(chuàng)面修復(fù)過程中肌成纖維細胞向脂肪細胞分化,從而有效的減少創(chuàng)面修復(fù)過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)合支架對內(nèi)皮細胞的影響,并且研究了該支架對糖尿病大鼠創(chuàng)面修復(fù)的影響。對于創(chuàng)面修復(fù)過程中發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料促進血管再生的情況,研究了HIF-1α/VEGF信號通路,證明生物活性玻璃復(fù)合納米纖維材料可以通過HIF-1α/VEGF信號通路促進難愈創(chuàng)面中的血管再生。(3)通過同軸靜電紡絲技術(shù),制備出了內(nèi)層負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)境下對成纖維細胞的影響,包括對HIF-1α及其下游基因和修復(fù)相關(guān)基因的影響,并且通過進一步體內(nèi)實驗研究其對創(chuàng)面修復(fù)的調(diào)控作用。結(jié)果表明:內(nèi)層負載了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,并且促進相關(guān)基因表達的上調(diào)。動物實驗表明,該復(fù)合支架在體內(nèi)也能穩(wěn)定HIF-1α的表達,促進創(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促進巨噬細胞BMP-2的表達,激活肌成纖維細胞P38和SMAD信號通路,從而促進創(chuàng)面修復(fù)過程中肌成纖維細胞向脂肪細胞的分化,促進創(chuàng)面的愈合。進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信號通路,促進糖尿病創(chuàng)面中的血管再生,改善糖尿病創(chuàng)面中缺血的微環(huán)境。通過制備出同軸負載DMOG的復(fù)合納米纖維,在體內(nèi)外穩(wěn)定HIF-1α的表達,刺激創(chuàng)面血管和表皮再生,從而促進創(chuàng)面修復(fù)。本論文闡明了生物活性玻璃促進創(chuàng)面修復(fù)的機理,并研究了多種納米纖維基創(chuàng)面敷料促進難愈創(chuàng)面修復(fù)的作用及內(nèi)在機理,對設(shè)計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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R318.08;TQ340.64
【圖文】：

第一章 緒論期間的組胺和血清素引起的。血管擴張促進血液流動創(chuàng)面也使更多炎癥細胞進入創(chuàng)面區(qū)域。止血后，中性粒細胞進入創(chuàng)面部位，開始吞噬，清除異物、細菌和受損組織。作為炎癥階段的一部分，巨噬細胞出現(xiàn)并繼續(xù)吞噬過程，同時釋放更多的 PDGF 和 TGF- [12]。中性粒細胞有助于清潔創(chuàng)面，而巨噬細胞則可以清除病原體和碎片。此外，中性粒細胞還分泌有助于成纖維細胞和平滑肌細胞增殖的因子[13-14]。一旦創(chuàng)面部位被清除，成纖維細胞遷移進入創(chuàng)面部位，創(chuàng)面愈合進入增殖期并開始有新的細胞外基質(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)過程中，細胞信號及細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、有序的方式進行，并且可以分為四個階段：炎癥、肉芽、再上皮化和組織重塑。當(dāng)該過程中斷時，將產(chǎn)生慢性難愈創(chuàng)面。慢性創(chuàng)面被定義為未能及時恢復(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)果的情況下進行修復(fù)過程的創(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)展總是源于三個因素：老化、反復(fù)缺血再灌注損傷以及細菌污染導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的細胞和全身效應(yīng)[18-19]。大多數(shù)慢性創(chuàng)面對常規(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)面顯示生長因子（EGF，KGF，PDGF 和 IGF）減少，角質(zhì)形成細胞遷移減少，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 的機制尚未明確。p38 激酶通過磷酸化直接上調(diào) PPAR 是不的，因為 PPAR 在絲氨酸上僅具有一個 MAP 激酶的共同磷酸化位點，該位點被細信號調(diào)節(jié)激酶磷酸化，從而抑制轉(zhuǎn)錄[54]。PPAR 活性與此報告一致，我們證實了絲激活蛋白激酶特異性抑制劑 PD98059 增強 PPAR 和 BMP2 誘導(dǎo)的 C3H10T1/2 細胞生成的功能。另一種可能性是，PPAR 可能通過形成具有一定轉(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。我們知道脂肪細胞在骨髓中與成骨細胞共有來源。有研究已經(jīng)證實，BMP2 還通活 Smad 信號將多能間充質(zhì)細胞分化為成骨細胞[57-58]。 BMP2 調(diào)節(jié) PPAR 表達通

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本文編號：2776823