發(fā)布時間：2018-03-03 01:32

  本文選題：富勒烯　切入點：棕色脂肪干細胞　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：我國心肌梗死的發(fā)病率和死亡率居高不下,且呈現(xiàn)年輕化和逐漸上升的趨勢。目前臨床上常用治療手段僅能起到緩解癥狀和一定程度上改善患者生存質(zhì)量的作用,無法從根本上解決受損心肌的修復(fù)和重建問題。可注射性心肌組織工程策略為受損心肌組織的有效修復(fù)提供了新思路,然而,目前常用的可注射性材料在設(shè)計上并未考慮心梗部位過多氧自由基(ROS)的惡劣微環(huán)境以及心肌的導電特性,因此研制兼具抗氧化能力和導電特性的支架材料具有重要意義。富勒烯具有良好的導電特性,更為重要的是其衍生物-富勒醇具有優(yōu)良的抗氧化特性。為此,本論文將重點闡明富勒烯對大鼠棕色脂肪干細胞(BADSCs)存活、增殖和向心肌分化的作用規(guī)律及相關(guān)分子機制,在此基礎(chǔ)上,制備兼具抗氧化能力和導電特性的富勒醇/海藻酸鈉水凝膠,研究其在ROS微環(huán)境下對BADSCs的存活、增殖及向心肌細胞分化的調(diào)控規(guī)律及相關(guān)分子機制,探索其動物體內(nèi)對受損心肌的修復(fù)作用。通過顯微鏡觀察、流式細胞儀檢測、免疫熒光染色、透射電鏡觀察、蛋白印跡、實時定量PCR等檢測手段,系統(tǒng)研究了不同濃度富勒烯對BADSCs毒性、增殖及向心肌細胞分化的調(diào)控規(guī)律及分子機制,結(jié)果發(fā)現(xiàn)富勒烯具有良好的細胞相容性,高達100μg/m L的富勒烯對BADSCs仍無細胞毒性。富勒烯可以被BADSCs攝取進入細胞內(nèi),通過調(diào)控MAPK家族信號通路(ERK MAPK和p38 MAPK)蛋白的表達量,促進了BADSCs心肌特異性蛋白和基因的表達,從而提高BADSCs的增殖及向心肌細胞分化的能力。同時,可提高細胞間縫隙連接蛋白Connexin 43的表達,進而促進了細胞間的通訊能力。通過化學修飾技術(shù)制備了水溶性的富勒烯衍生物-富勒醇,并以具有良好生物相容性的海藻酸鈉為基材,以葡萄糖酸鈣為交聯(lián)劑,制備了可注射性富勒醇/海藻酸鈉水凝膠。系統(tǒng)研究了水凝膠組成對其抗氧化能力和導電特性的調(diào)控規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),該水凝膠的導電特性良好,且其電導率的升高與富勒醇含量的增加具有相關(guān)性,當水凝膠中富勒醇的濃度達到600μg/m L時,其電導率可達(0.41±0.09)10-4 S?cm-1。同時該水凝膠具有有效清除羥自由基和有機氧自由基的能力,清除效率同樣與富勒醇的濃度成正比。在此基礎(chǔ)上,將BADSCs細胞包裹到富勒醇/海藻酸鈉水凝膠中,通過組織學染色、免疫熒光染色、透射電鏡觀察、蛋白印跡、實時定量PCR等檢測手段,系統(tǒng)研究了在ROS微環(huán)境下材料性能對BADSCs氧化應(yīng)激損傷、增殖、及向心肌細胞分化的作用規(guī)律及相關(guān)分子機制。結(jié)果發(fā)現(xiàn),富勒醇/海藻酸鈉水凝膠具有良好的生物相容性,更為重要的是富勒醇的引入可明顯減小ROS對BADSCs細胞的氧化應(yīng)激損傷,提高其存活和增殖相關(guān)信號通路p-ERK及p-p38的表達,降低凋亡相關(guān)信號通路p-JNK蛋白的表達。此外還可以促進α-Actinin、c Tn T和Cx-43這些心肌特異性蛋白的表達,同時對α-actin、cTn T和GATA-4這些心肌特異性基因的表達也具有一定的促進作用,進而調(diào)控BADSCs向心肌細胞分化的能力。綜合分析以上結(jié)果,100μg/m L的富勒醇/海藻酸鈉水凝膠對BADSCs的抗氧化效應(yīng)、促進其增殖和向心肌分化的能力比較理想。在上述研究基礎(chǔ)上,制備了大鼠心梗模型,將所研制的富勒醇/海藻酸鈉水凝膠攜帶BADSCs注射到大鼠心梗區(qū)域,通過組織化學染色、免疫熒光染色、心臟超聲及激光多普勒技術(shù)詳細研究了其對體內(nèi)心梗微環(huán)境的調(diào)控作用及對受損心肌的修復(fù)作用。研究發(fā)現(xiàn),富勒醇的引入可明顯降低心梗區(qū)活性氧自由基數(shù)量,且與空白對照組相比,100μg/m L的富勒醇/海藻酸鈉水凝膠攜帶BADSCs注射修復(fù)心梗的效果最好,可明顯增加梗死區(qū)域血管密度,減小心梗部位面積,增加心室壁厚度,改善心功能和減小心肌損傷,從而延緩了心肌梗死后心室重塑進程。綜上所述,本研究成功研制了兼具抗氧化能力和導電特性的心肌組織工程用水凝膠材料,并從材料水平、細胞水平、蛋白水平、基因水平、動物水平系統(tǒng)闡明了材料性能對BADSCs的存活、增殖及向心肌細胞分化的調(diào)控作用及相關(guān)分子機制,探索了其治療心肌梗死的可能性,為心肌組織工程用生物材料的研制提供了一定的理論基礎(chǔ)和實驗依據(jù)。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R318.08;R542.22

【相似文獻】

相關(guān)會議論文 前2條

1 王春儒;;打破富勒烯的獨立五元環(huán)規(guī)則[A];中國化學會第二十五屆學術(shù)年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

2 王培杰;方炎;;富勒烯C_(60)、C_(70)分子在金納米顆粒表面的吸附趨向的SERS以及群理論研究[A];第十五屆全國光散射學術(shù)會議論文摘要集[C];2009年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 華凌;新方法合成的富勒烯硬度超鉆石[N];科技日報;2014年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 崔金星;大碳籠富勒烯和內(nèi)嵌金屬富勒烯的高壓研究[D];吉林大學;2016年

2 郝彤;基于富勒烯的支架材料研制及在心肌組織工程的應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

3 任小元;富勒烯及其衍生物的理論與實驗研究[D];浙江大學;2005年

4 許磊;大富勒烯結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性的理論研究[D];中國科學技術(shù)大學;2007年

5 廖照江;非經(jīng)典C_（60）的捕獲和富勒烯形成機理研究[D];廈門大學;2007年

6 袁勇波;原子小團簇激發(fā)態(tài)性質(zhì)及摻雜富勒烯密度泛函計算研究[D];南京理工大學;2007年

7 崔雯;新型富勒烯摻雜復(fù)合材料的合成及其高壓相變研究[D];吉林大學;2014年

8 岳鋅;原子與富勒烯籠的相互作用的第一性原理研究[D];大連理工大學;2007年

9 陳晨;基于富勒烯、卟啉和咔咯的新穎二元體系的構(gòu)筑及性質(zhì)研究[D];南開大學;2013年

10 楊華;釓碳化物金屬富勒烯Gd_2C_2＠C_（92）和小碳納米管C_（90）[D];浙江大學;2009年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 楊婷;內(nèi)嵌原子簇富勒烯的制備,結(jié)構(gòu)表征及化學反應(yīng)性的研究[D];蘇州大學;2015年

2 龔文林;富勒烯聚縮水甘油醚硝酸酯及其鉛/銅鹽的合成與熱性能研究[D];西南科技大學;2015年

3 顧艷;手性C_(60)富勒烯液晶的合成及表征[D];蘇州大學;2014年

4 馬麗霞;富勒烯材料修飾電極的制備及其在電催化中的應(yīng)用[D];東華大學;2016年

5 朱峰;微環(huán)境影響的富勒烯電弧合成[D];廈門大學;2009年

6 韓曉晨;金屬富勒烯合成及提取方法的研究[D];東北大學;2008年

7 徐莉;內(nèi)嵌金屬富勒烯的計算研究[D];西南大學;2012年

8 李慧;內(nèi)嵌金屬富勒烯的分離、反應(yīng)及性質(zhì)研究[D];黑龍江大學;2013年

9 杜愛兵;煤基納米洋蔥狀富勒烯的制備研究[D];太原理工大學;2005年

10 藺嫻;納米洋蔥狀富勒烯的制備及其表面化學修飾的研究[D];太原理工大學;2007年

，

本文編號：1559005