基于甲基丙烯酸酯明胶的神经干细胞三维微环境的构建调控

神经干细胞(neural stem cells,NSCs)移植疗法是治疗创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI)的一种具有潜力的解决方法。但NSCs移植后存活率低且难以定向分化为功能性的神经元,因而无法高效地促进创伤脑组织的再生。研究采用甲基丙烯酸酯明胶(gelatin methacryloyl,GelMA),通过调控GelMA的取代度和浓度,制备了具有不同力学性能的GelMA水凝胶,用于NSCs的三维包埋和培养。研究结果表明,GelMA具有良好的生物相容性,可促进NSCs的生长和分化;并且,通过对载细胞GelMA水凝胶施加拉伸载荷,可有效促进NSCs在GelMA中的定向铺展。研究结果对体外神经组织构建、三维细胞微环境调控及神经组织再生等具有参考价值。

负载DMOG光交联明胶水凝胶的骨组织工程研究

目的:探讨负载二甲基乙二酰甘氨酸(dimethyloxalyl glycine,DMOG)的光交联明胶(gelatin methacryloyl,GelMA)水凝胶的促成骨分化作用以及对大鼠颅骨骨缺损的修复效果。方法:制备GelMA-DMOG水凝胶后,扫描电镜下观察其表面特征,体外检测其降解时间;将小鼠成骨前体细胞MC3T3-E1培养于GelMA和GelMA-DMOG水凝胶表面,鬼笔环肽染色荧光观察细胞骨架形态,CCK-8法检测其细胞毒性;成骨诱导后,通过碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)染色、茜素红染色和qRTPCR检测成骨相关基因的表达,观察其对MC3T3-E1细胞成骨向分化的影响;构建大鼠颅骨骨缺损模型,4周和8周后观察GelMA和GelMA-DMOG水凝胶对骨缺损的修复效果。结果:GelMA-DMOG水凝胶孔径大小、分布及降解时间与GelMA水凝胶相比没有明显差异;两种水凝胶对MC3T3-E1细胞增殖均无明显影响;与培养在24孔板上的对照组相比,GelMA组可促进MC3T3-E1细胞成骨向分化,而GelMA-DMOG组明显增强了细胞的成骨向分化和成骨相关基因Runx2、ALP和骨钙素的表达;体内实验发现与GelMA组相比,GelMA-DMOG水凝胶处理组具有明显的促成骨成血管作用和较好的骨缺损修复效果。结论:GelMADMOG水凝胶相对于GelMA材料自身的理化性能没有改变,且体外和体内实验显示该材料对于骨缺损修复具有较好的促进作用,为骨组织工程治疗骨缺损的临床应用开辟了新途径。

基于增材制造技术的GelMA/HA水凝胶支架的制备及其研究

目的利用增材制造技术制备甲基丙烯酸酯化明胶/羟基磷灰石(GelMA/HA)复合水凝胶支架,通过微观结构表征和生物相容性测试,探究其作为骨组织工程修复支架的可行性。方法将GelMA溶液和HA颗粒混合形成均匀的生物墨水,利用增材制造技术制备GelMA/HA水凝胶支架。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对复合支架及其成分进行表征。采用万能力学实验机测试样品抗压缩性能。利用CCK-8法和活/死细胞染色检测支架的细胞相容性。通过碱性磷酸酶(ALP)染色法探究其促BMSCs成骨分化的能力。结果GelMA/HA水凝胶支架内部呈清晰的多孔网格状结构,与纯GelMA支架比较,抗压性能提高。活死细胞染色实验显示,BMSCs在复合水凝胶支架上生长良好,培养7 d后细胞在支架上铺展呈梭形形态。细胞增殖实验显示,培养3、7 d的纯GelMA水凝胶支架组及GelMA/HA复合水凝胶支架组的BMSCs增殖快于空白组(P<0.05)。ALP染色实验结果表明,与空白组和纯GelMA水凝胶支架组比较,GelMA/HA复合水凝胶支架组的ALP阳性面积增加(P<0.05)。结论GelMA/HA复合水凝胶支架具有良好的生物相容性,并且对BMSCs的成骨分化具有促进作用,具备作为填充修复支架应用于骨组织工程的潜力。