基于干细胞的组织工程修复材料促进体表慢性难愈合创面愈合的研究进展

体表慢性难愈合创面的修复是一个复杂的医学问题,涉及创面愈合的各个阶段。近年来干细胞及组织工程为修复慢性难愈合创面带来了希望。干细胞具有良好的再生能力和旁分泌作用;多种组织工程策略有修复体表慢性难愈合创面的潜力,还可以提高干细胞的递送效率。该文对慢性难愈合创面的病理特征、用于修复慢性难愈合创面的干细胞、基于干细胞的组织工程创面修复策略等进行综述。

含人脂肪来源蛋白复合物的三维生物打印墨水的创面修复效应初探

目的探讨人脂肪来源蛋白复合物(ADPC)对人皮肤成纤维细胞(HSF)和人脐静脉内皮细胞(HUVEC)增殖和迁移能力的影响,以及含ADPC的三维生物打印墨水(Bioink)在裸鼠全层皮肤缺损创面中的修复效应。方法采用实验研究方法。收集解放军总医院2020年10月—2021年3月收治的3例行腹部皮瓣转移修补术的女性慢性创面患者(年龄29~34岁)的废弃皮下脂肪组织和同期收治的3名行腹部抽脂术的健康女性(年龄24~36岁)的废弃抽脂术脂肪组织,分别制备正常ADPC(nADPC)及抽脂术ADPC(lADPC)。采用二辛丁酸法测定2种ADPC的蛋白浓度,计算2种ADPC的提取效率,样本数均为3。取对数生长期HSF和HUVEC进行后续实验。取2种细胞均按随机数字表法(分组方法下同)分为磷酸盐缓冲液(PBS)对照组、4μg/mL nADPC组、20μg/mL nADPC组、100μg/mL nADPC组和200μg/mL nADPC组,每组5孔。PBS对照组细胞采用PBS培养,余4组分别采用含相应终质量浓度的nADPC培养。常规培养24 h,采用细胞计数试剂盒8法检测细胞增殖活力。取HSF和HUVEC,分为PBS对照组、单纯nADPC组、单纯lADPC组、单纯肿瘤坏死因子α(TNF-α)组、TNF-α+nADPC组、TNF-α+lADPC组。PBS对照组与单纯TNF-α组细胞分别加入PBS,单纯nADPC组、单纯lADPC组、TNF-α+nADPC组及TNF-α+lADPC组中分别加入终质量浓度100μg/mL的nADPC或lADPC,单纯TNF-α组、TNF-α+nADPC组及TNF-α+lADPC组再加入终质量浓度20 ng/mL的TNF-α。进行细胞划痕试验后计算划痕后24 h细胞迁移率(样本数为3),同前检测培养24 h细胞增殖活力(样本数为5)。取明胶-海藻酸钠复合Bioink(Bioink AG),制备含100μg/mL lADPC的Bioink AG(lADPC-Bioink AG),观察二者在室温下及冷凝后的形态和三维生物打印且交联后的形态,采用流变仪检测流变性能时记录低温成胶时间(样本数为3)。取20只8~10周龄雌性BALB/c-NU裸鼠,建立背部全层皮肤缺损创面模型后,分为常规换药组、单纯lADPC组、单纯Bioink AG组和lADPC-Bioink AG组,每组5只。常规换药组裸鼠创面仅覆盖水胶体敷料和常规换药,其余3组裸鼠创面另予相应lADPC、Bioink AG、lADPC-Bioink AG处理。从治疗0 d起,行大体观察,计算治疗2、6、10 d的创面愈合率。治疗10 d,采用苏木精-伊红染色行创面组织病理学观察。对数据行独立样本t检验、单因素方差分析、重复测量方差分析、SNK-q检验及LSD-t检验。结果lADPC的蛋白浓度、提取效率分别为(1.306±0.011)mg/mL、(11.1±1.5)%,明显低于nADPC的(2.039±0.042)mg/mL、(22.2±2.0)%(t=23.83、6.38,P<0.05或P<0.01)。培养24 h,与PBS对照组比较,100μg/mL nADPC组和200μg/mL nADPC组HSF(q=6.943、6.375,P<0.01)和HUVEC(q=6.301、6.496,P<0.01)增殖活力均明显下降;与100μg/mL nADPC组比较,200μg/mL nADPC组HSF和HUVEC增殖活力无明显变化(P>0.05)。划痕后24 h,与PBS对照组比较,单纯nADPC组、单纯lADPC组、单纯TNF-α组HSF和HUVEC迁移率均明显降低(q=5.642、6.645、11.480,4.772、6.298、10.420,P<0.05或P<0.01);与单纯nADPC组比较,单纯lADPC组HSF和HUVEC迁移率无明显变化(P>0.05);与单纯TNF-α组比较,TNF-α+nADPC组、TNF-α+lADPC组HSF迁移率无明显变化(P>0.05),HUVEC迁移率均明显升高(q=8.585、7.253,P<0.01);与TNF-α+nADPC组比较,TNF-α+lADPC组HSF和HUVEC迁移率无明显变化(P>0.05)。培养24 h,与PBS对照组比较,单纯nADPC组、单纯lADPC组、单纯TNF-α组HSF和HUVEC增殖活力均明显降低(q=5.803、5.371、9.136,11.580、9.493、13.510,P<0.05或P<0.01);与单纯nADPC组比较,单纯lADPC组HSF和HUVEC增殖活力均无明显变化(P>0.05);与单纯TNF-α组比较,TNF-α+nADPC组、TNF-α+lADPC组HSF(q=14.990、10.850,P<0.01)和HUVEC(q=7.066、8.942,P<0.01)增殖活力均明显升高;与TNF-α+nADPC组比较,TNF-α+lADPC组HSF和HUVEC增殖活力均无明显变化(P>0.05)。室温及冷凝状态下,lADPC-Bioink AG比Bioink AG外观稍显浑浊;三维生物打印且交联后lADPC-Bioink AG与Bioink AG形态类似。在10℃时,lADPC-Bioink AG的凝固时间为(76.6±0.4)s,明显慢于Bioink AG的(74.4±0.6)s(t=4.64,P<0.01)。治疗2 d,常规换药组裸鼠创面渗出较多,其余3组无明显渗出;治疗8 d,lADPC-Bioink AG组裸鼠残余创面面积最小,有明显上皮覆盖。治疗2 d,lADPC-Bioink AG组裸鼠创面愈合率明显高于单纯lADPC组(t=3.59,P<0.05),与常规换药组、单纯Bioink AG组相近(P>0.05);治疗6 d,lADPC-Bioink AG组裸鼠创面愈合率明显高于常规换药组、单纯lADPC组、单纯Bioink AG组(t=18.70、15.70、3.15,P<0.05或P<0.01);治疗10 d,lADPC-Bioink AG组裸鼠创面愈合率明显高于常规换药组、单纯lADPC组(t=12.51、4.84,P<0.01),与单纯Bioink AG组相近(P>0.05)。治疗10 d,lADPC-Bioink AG组裸鼠创面组织血管化程度适中,上皮化充分,愈合效果最好。结论抽脂术相关操作会降低ADPC蛋白浓度、提取效率等表征,但lADPC与nADPC具有相同的生物学作用,可在非炎症环境中抑制HSF与HUVEC的增殖与迁移能力,在炎症环境中提高HSF与HUVEC的增殖活力,同时提高HUVEC的迁移能力;将lADPC加入Bioink AG中后,不会明显影响Bioink AG的物理性质及打印性能,并可以提升裸鼠全层皮肤缺损创面的修复效果。