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    電紡管狀透明質酸/膠原納米纖維支架在兔模型血管重建中的體內性能

    2022-01-25   易絲幫

    組織工程化人造血管的主要挑戰之一是內膜增生引起的再狹窄。本研究旨在開發出一種支架材料,能夠支持細胞生長,同時具有對生理條件的耐受性且能夠保持頸動脈模型的通暢性。在此,作者通過連續靜電紡絲法制備了管狀透明質酸(HA)功能化膠原納米纖維復合支架。該管狀復合支架具有可控的生物物理和生化信號,為血管內皮細胞(ECs)的粘附和增殖提供了良好的基質,但暴露于血液時抗血小板粘附。6周家兔頸動脈置換實驗表明,管腔表面內皮化的HA/膠原納米纖維復合支架移植物可以保持血管通暢。取出時,該復合支架顯示出良好的結構完整性,并具有與天然動脈相當的機械強度。這項研究表明,與細胞結合的電紡支架有望成為血管重建人工移植物的替代品。

     

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    圖1.管狀HA/膠原納米纖維支架的生物物理特性。a)管狀HA/膠原納米纖維支架橫截面的正視圖和b)SEM顯微照片。比例尺,a)1cm,b)200μm。c)管狀HA/膠原蛋白和膠原納米纖維支架在pH7.4和37℃下的溶脹率。d)交聯前后管狀HA/膠原蛋白的ATR-FTIR


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    圖2.細胞粘附和抗血小板粘附評估。細胞接種之前(a)和之后(b)管狀HA/膠原納米纖維支架以及兔天然頸動脈(c)橫截面的H&E染色。細胞接種7天后,血管ECs和SMCs分別粘附到管狀HA/膠原納米纖維支架的管腔和外部。一層薄薄的脂肪內皮細胞(紅色箭頭)排成管腔以及含致密體的細絲束(黑色箭頭)是平滑肌細胞的特征。比例尺,20μm。暴露于血液15分鐘后,不含(d)和排列血管內皮細胞(e)的HA/膠原支架的SEM顯微照片。黃色箭頭顯示兔血小板的形態。比例尺,4μm。f)與不含和排列血管內皮細胞的HA/膠原支架孵育后,通過測量兔PRP中sP-選擇素釋放的表達來量化血小板活化(n=4)。**p<0.01

     

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    圖3.管狀HA/膠原納米纖維支架中血管ECs和SMCs的增殖和活力。7天期間,管狀HA/膠原納米纖維支架內壁表面上的血管EC(a)和外壁表面上的SMC(b)的增殖情況,以細胞培養板為陽性對照(n=5),*p<0.05。細胞培養后第7天,管狀HA/膠原納米纖維支架中ECs和SMCs的活/死染色(c)。比例尺,500μm。7天期間活ECs(d)和SMCs(e)的定量(n=4)

     

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    圖4.細胞化管狀HA/膠原納米纖維支架移植物的手術植入和結果。將納米纖維支架移植物縫合到兔頸動脈的端-端吻合術(a)。代表性的血管造影圖像顯示沿移植物的整個長度沒有動脈瘤(b)。超聲測量總結表明,在6周的研究期間,管腔口徑穩定。黑色箭頭顯示組織工程血管的邊緣。比例尺,a和b為1cm。c)比較了植入前納米纖維支架條、6周取出的外植體條和頸動脈條的拉伸強度(n=3),*p<0.05

     

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    圖5.用細胞化管狀HA/膠原納米纖維支架制造的血管移植物有利于促進血管重建。移植6周后取回的管狀HA/膠原納米纖維移植物(a,c,f)和兔頸動脈(b,d,g)橫截面的H&E染色(a)、VVG染色(c)和熒光染色(f)比較,放大10倍。比例尺,20μm。與血管ECs(紅色)、SMCs(綠色)和細胞核(藍色)相關的熒光。移植6周后取回的外植體和頸動脈中彈性蛋白(e)、CD31-(h)和α-SMA陽性(i)百分比的量化(n=3)。*p<0.05,**p<0.01

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