基于冰晶模板的凝胶孔径调控及在细胞三维培养中的应用

目的水凝胶是由水溶性聚合物通过物理或化学交联形成的仿生细胞外基质的三维网络,是理想的细胞三维培养支架。但传统水凝胶的有效孔径在10 nm~10μm范围,不利于细胞增殖、分化。为解决这一问题,本课题通过引入冷冻保护剂对冰晶生长进行调控制备有效孔径10μm以上的大孔水凝胶。方法通过在双键改性的明胶体系中引入具有各向异性电荷的纳米黏土,采用冷冻自由基聚合-冰晶模板法构建具有连通大孔结构以及水诱导形变恢复的多孔水凝胶;系统研究其溶胀性能、原位孔尺寸、力学性能,并优选具有形变恢复性能的多孔水凝胶用于骨髓间充质干细胞(BMSCs)三维培养。结果随着DMSO的体积分数从0%增大到15%,所构建的大孔水凝胶孔径从110±11μm减小至32±4μm;水凝胶的溶胀降低至31.1;没有加入DMSO溶液所制备的大孔水凝胶的压缩模量为4.0±0.1 kPa,引入1%、3%、5%的DMSO压缩模量分别为3.7±0.3 kPa、3.9±0.2 kPa、4.0±0.2 kPa;将BMSCs接种到不同孔径复合水凝胶中,培养1天时能够看到大孔水凝胶支架有利于BMSCs的黏附,培养3天后,BMSCs形态与成骨细胞相似。结论本课题制备的大孔水凝胶具有连通的孔结构以及良好的水诱导形变恢复性能,可用于细胞三维培养,有望应用于组织工程支架材料领域。

不同基质硬度对树突状细胞免疫功能和胆固醇代谢的影响

目的探索树突状细胞(dendritic cells,DCs)感知肝纤维化进程中细胞外基质硬度的变化动态调整其免疫功能的内在机制,有助于为临床上基于DCs开展肝纤维化的预防和治疗的策略的开发提供理论依据。方法四氯化碳诱导12周构建小鼠肝纤维化动物模型,原子力显微镜检测组织的硬度,流式细胞术检测组织中DCs细胞数量;以明胶和透明质酸构建不同硬度的胞外基质模拟肝脏和肝纤维化组织的硬度,在体外探究不同基质硬度对DCs免疫功能(表型、吞噬能力、抗原提呈能力)的影响,免疫荧光染色FilipinⅢ评估DCs中胆固醇代谢情况,并通过干预胆固醇含量检测DCs免疫功能。结果肝纤维化小鼠肝脏的硬度明显高于正常肝脏的,且纤维化肝脏中DCs的浸润增多,抑炎性细胞因子含量降低。高硬度胞外基质微环境中的DCs表达更高的CD40和MHC-Ⅱ分子,同时细胞的吞噬能力降低,抗原呈递能力减弱,并伴随胆固醇的合成增加;抑制DCs中胆固醇含量显著抑制高硬度三维基质诱导的细胞免疫功能。结论在肝纤维化(模拟)硬度下,DCs可能通过增加胆固醇的合成,抑制DCs介导的免疫耐受参与肝纤维化进程。

三维基质刚度通过细胞骨架微丝调控树突状细胞免疫功能的机制研究

目的目前已知,肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)是免疫细胞抗肿瘤免疫应答的主要场所,其中抑制性的生化因素是导致肿瘤免疫逃逸的重要原因。除了生化因素之外,肿瘤细胞代谢产生的自由基等可导致细胞外基质重塑,形成异常的力学微环境(维度,硬度和拓扑结构等),其对免疫细胞的影响仍知之甚少。作为机体最强大的抗原呈递细胞,树突状细胞(dendritic cells,DCs)在抗肿瘤免疫应答中发挥着关键作用。然而,基于DCs的抗肿瘤免疫应答治疗仍存在治疗效率不高等问题,除了考虑生化因素之外,肿瘤细胞外基质的异常力学环境可能也是影响DCs发挥免疫功能的一个重要因素。方法基于此,本文以明胶和透明质酸为基质材料,通过共价交联协同席夫碱的交联策略构建不同刚度的细胞外基质用于DCs的三维培养。结果和结论中等刚度细胞外基质可促进DCs的骨架重构,形成较长的丝状伪足,从而调控细胞多向极化分布。此外,DCs表面标志物和免疫功能的检测结果表明刚度可调控DCs趋于成熟状态。综上所述,不同刚度的三维基质培养DCs能够激活DCs的机械传感途径进而影响DCs的免疫功能。本课题的开展有利于深入理解肿瘤的免疫逃逸机制,可为改善基于DCs的抗肿瘤免疫治疗的临床效率提供理论依据。

不同黏度的温敏超分子聚合物对树突状细胞免疫学功能的影响

目的心脑血管疾病、血栓型疾病,炎症或感染会导致血液黏度升高,本文探索最强抗原递呈细胞-树突状细胞(dendritic cells,DCs)与血液黏度变化的关系对血液相关疾病的干预有重要的意义。方法以温敏明胶聚合物和氧化透明质酸为基质,基于疏水自组装稳定的四重氢键协同席夫碱交联策略构建仿生不同疾病状态下的血液黏度,分离获取C57BL/6小鼠骨髓源性的DCs(BMDCs),以不同黏度的超分子聚合物实现BMDCs的三维培养;利用流式细胞术、实时定量PCR检测不同黏度的温敏超分子聚合物对DCs免疫表型标志物的影响。结果通过调控超分子聚合物的固含量,成功构建具有不同黏度的三维培养体系,流式细胞术结果表明CD11c、CD86、CD80、CCR5在中等黏度的超分子聚合物中高表达,实时定量PCR基因结果表明CD40、CD86、CD80、CD11c、MHCII、CCR5在中等黏度的超分子聚合物中高表达。结论本课题制备的温敏超分子聚合物因其温度响应特性可实现体外三维培养模型的构建,实现DCs三维培养后的无酶释放,不同黏度的超分子聚合物会影响DCs免疫表型。

衣康酸酐与L-丙交酯共聚物的制备与性能研究

以衣康酸酐(IAn)和L-丙交酯(LLA)为单体、辛酸亚锡为催化剂,采用熔融开环聚合的方法合成一种新型的生物基聚乳酸共聚物(IAn-PLLA).用1 H-NMR、GPC、DSC、TGA、XRD、水降解测试表征共聚物的结构与性能.1 H-NMR结果表明,合成的共聚物为预期产物;DSC和TGA分析表明,随着IAn摩尔比增大,IAnPLLA的熔点和玻璃化转变温度降低,但仍有较好的热稳定性;磷酸盐缓冲溶液(pH=7.4)中的降解测试结果表明,随着衣康酸酐含量的增加,共聚酯的降解速率显著提高.

水诱导形变恢复的弹性多孔纳米复合水凝胶制备

目的水凝胶是基于共价键或物理相互作用构建的三维水溶胀聚合物网络,具有仿生细胞外基质的性能,被广泛用于再生医学领域。然而,传统水凝胶形成的纳米尺寸孔结构往往会限制细胞的迁移以及浸润。以无免疫原性的明胶为基质材料,通过调控甲基丙烯酸酯的改性度,实现对化学交联网络密度的调控。

可注射藻蓝蛋白纳米复合水凝胶的制备及其对伤口愈合效果研究

目的探讨基于纳米黏土氧化的聚多巴胺(LP)和藻蓝蛋白(CPC),通过超分子相互作用制备剪切变稀CPC/LP纳米复合水凝胶用于伤口愈合的效果。方法采用纳米黏土分散液弱碱性含氧环境预聚合多巴胺单体形成LP聚集体,并将其与多功能CPC混合,通过静电作用、席夫碱等形成剪切变稀纳米复合水凝胶,并系统研究水凝胶的微结构、流变性能、血液相容性以及促伤口愈合效果。结果CPC/LP纳米复合水凝胶的凝胶化性能与LP的含量有关,当LP含量为3%,CPC含量为0.5%时,能够形成稳定的凝胶;流变测试结果表明纳米复合水凝胶具有剪切变稀和自修复的性能;血液相容性实验结果表明,纳米复合水凝胶溶血率低于5%,具有良好的血液相容性;此外,纳米复合水凝胶能够通过较小的针头注射到损伤部位,促进创面愈合。结论CPC/LP纳米复合水凝胶呈现优异的可注射性能,可有效促进伤口愈合。