可注射性胶原/功能化聚酯杂化水凝胶用于心肌缺血细胞疗法

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51003070
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
20.0万
负责人：
邓超
依托单位：
苏州大学
学科分类：
E0308.生物医用有机高分子材料
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
吴亚丽；杜银峰；张进朝；魏荣冉；
关键词：
杂化水凝胶心脏再生重组类人胶原干细胞疗法迈克尔加成反应

项目摘要

心血管疾病是威胁人类生命的最危险的疾病之一。细胞疗法已经在临床上取得一定的成效，但严重的受制于移植细胞极低的保留率、存活率和不充分的分化。本项目用可注射性胶原/功能化聚酯杂化水凝胶包裹内皮祖细胞和生物活性分子来改善细胞疗法。该杂化凝胶是由含巯基的重组类人胶原和含丙烯酸酯的聚酯共聚物通过迈克尔加成反应在生理条件下快速制备，无需添加催化剂，也无副产物生成，十分有利于保持细胞和生物活性分子的活性。其物理性能和降解性能可由碳酸酯、脂肪族酯单元的含量以及交联密度得到控制。生长因子、靶向分子和短肽等生物活性分子可以在成胶前通过迈克尔加成高效的引入到聚酯链段中，从而增强细胞在缺血组织中的保留和分化能力。该可注射性杂化凝胶兼备天然材料的细胞组织相容性和合成材料的优异力学性能和稳定性能，同时可以方便的引入生物活性分子，从而有效的促进血管系统的生成和干细胞向心肌细胞分化，明显改善细胞疗法效果，促进心脏再生。

结项摘要

心血管疾病是当今最影响健康的疾病，细胞疗法已经在临床上取得一定的成效，但仍大大的受限于移植细胞极低的保留率和存活率。本项目采用胶原、壳聚糖和功能化聚酯材料构建可注射性水凝胶材料，并将其作为载体输送骨髓间质干细胞（BMSCs）和生物活性分子来改善细胞疗法、治疗心肌梗塞等心血管疾病。使用可注射性水凝胶利于均匀包裹细胞和蛋白质等生物活性分子；利于被移植细胞和材料与缺血心肌的紧密结合，优化治疗效果；同时减小手术病痛。该杂化凝胶是由含巯基的胶原蛋白或壳聚糖（Col-SH/GC-SH）与含丙烯酸酯（AC）的聚酯-b-聚乙二醇-b-聚酯（PE-PEG-PE）三嵌段共聚物通过迈克尔加成反应在生理条件下快速制备，无需添加催化剂，也无副产物生成，十分有利于保持包裹的干细胞和生物活性分子的活性。水凝胶的凝胶时间（0.4-17 min）、凝胶模量（11.5-55.6 kPa）和降解性能通过调节巯基取代度、聚合物浓度、SH/AC摩尔比和反应pH值得到方便控制。细胞实验表明BMSCs不仅能很好的黏附在水凝胶表面上，而且细胞能很好的生长、细胞骨架伸展较充分，这说明该水凝胶对BMSCs具有极好的生物相容性。同时，RGD短肽等生物活性分子能在成胶前通过迈克尔加成反应高效地引入到聚酯链段中，实现了对细胞的粘附、生长和迁移的有效控制。在老鼠心梗缺血模型中，我们向梗塞的左心室分别注射PBS、水凝胶、BMSCs和载有BMSCs的水凝胶。心脏超声波检测显示在移植28天后，载有BMSCs的水凝胶实验组相对于其它对照组，能更好地降低左心室的收缩末期内径和舒张末期内径，更明显地增加射血分数和短轴缩短率，使心脏功能得到明显改善。组织病理学分析表明移植载有BMSCs的水凝胶能明显减小缺血心肌处的梗死尺寸和纤维化程度，并增加缺血心肌处的心室厚度。该可注射性杂化水凝胶兼备天然材料的生物相容性和合成材料的高力学性能和稳定性能，同时能方便地引入生物活性分子，极大地提高移植细胞的保留率和存活率，从而明显改善了干细胞疗法，促进了心脏再生，在治疗心肌梗塞等心血管疾病方面具有很好的临床应用前景。