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姜黄素结合三维生物打印的甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶可减少活性氧诱导的脂肪干细胞凋亡并提高糖尿病创面移植物的存活率
编辑人员丨5天前
晚期糖基化终末产物(AGE)与AGE受体(AGER)相互作用,可产生活性氧,导致皮肤Fb和血管内皮细胞凋亡,从而阻碍糖尿病创面愈合。浙江大学医学院附属第二医院韩春茂教授和王新刚教授团队在《Burns & Trauma》杂志发文《Curcumin?incorporated 3D bioprinting gelatin methacryloyl hydrogel reduces reactive oxygen species?induced adipose?derived stem cell apoptosis and improves implanting survival in diabetic wound》。该团队制备了一种含有姜黄素的三维生物打印甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶支架,将其植入脂肪干细胞(ADSC)并应用于小鼠糖尿病创面。通过结构表征、蛋白质印迹法、活性氧和细胞凋亡测定来评估其抗氧化和抗细胞凋亡活性,并通过创面愈合实验评估了姜黄素通过AGE/AGER/核因子κB p65途径对细胞凋亡的潜在调节作用。通过扫描电子显微镜观察到,质量分数10%的GelMA水凝胶支架具有较好的机械性能和生物相容性,其圆形网状结构使其具有可打印性;苏木精?伊红染色显示,应用姜黄素?GelMA?ADSC的全层皮肤缺损裸鼠在第14、21天创面再上皮化更好;原位末端标记检测显示,姜黄素可减轻皮肤组织的细胞凋亡;血管内皮标志物CD31和α平滑肌肌动蛋白检测提示,姜黄素?GelMA?ADSC可诱导血管生成,从而加速糖尿病创面愈合。该研究说明姜黄素?GelMA?ADSC水凝胶是一种可有效加速创面愈合的生物材料。
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编辑人员丨5天前
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甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶在创面修复领域中的应用研究进展
编辑人员丨5天前
创面修复是临床中常见难题,严重影响患者生活质量,也给社会带来沉重负担。基于水凝胶开发的多功能敷料在治疗急性和慢性创面中显示了较强的潜力。甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶除具备良好的组织相容性、细胞黏附性和生物可降解性等优势外,还因成本低廉、反应条件温和、理化性质可调节、临床应用广泛等而备受关注。该文介绍了GelMA水凝胶的特征及其在创面修复领域中的应用研究进展,并对用于治疗创面的多功能GelMA水凝胶敷料的未来发展进行了展望。
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编辑人员丨5天前
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负载银和重组人碱性成纤维细胞生长因子的甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶对兔深Ⅱ度烧伤创面的影响
编辑人员丨5天前
目的:探讨负载银和重组人碱性成纤维细胞生长因子(rh-bFGF)的甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶对兔深Ⅱ度烧伤创面的影响。方法:采用实验研究方法。制备含不同浓度甲基丙烯酸酐(MA)的低浓度MA明胶(GelMA)材料、中浓度GelMA材料和高浓度GelMA材料,加入光引发剂后分别制得低浓度GelMA水凝胶、中浓度GelMA水凝胶和高浓度GelMA水凝胶。采用核磁共振波谱仪检测前述3种浓度GelMA材料的氢核磁共振谱并根据波谱图计算其取代度,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)检测前述3种浓度GelMA水凝胶的三维微观结构及孔径,样本数均为9。根据前述筛选出的MA浓度合成含10种浓度银的GelMA(含银GelMA)溶液,将每种浓度的含银GelMA溶液均分为3份,加入光引发剂后分别暴露于紫外光下持续20、25、35 s,制得相应的含银GelMA水凝胶。采用胶原酶降解法测定不同光交联时间含银GelMA水凝胶降解12、24、36、48 h的降解剩余率及彻底降解所需时长,样本数为5。测定前述筛选出光交联时间下含10种浓度银GelMA水凝胶对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径反映其抑菌能力,样本数均为5。以与含最低浓度银(即不含银)GelMA水凝胶抑菌圈直径相比有统计学意义的含银GelMA水凝胶为有抑菌活性。选取具有抑菌活性的且载药浓度最低的含银GelMA水凝胶,采用FESEM检测其三维微观结构及孔径,采用能谱仪检测其内部银元素的存在情况,样本数均为9。将冻干单纯GelMA水凝胶和冻干含银GelMA水凝胶分别浸没于磷酸盐缓冲液中24 h,通过称重法计算并比较2种水凝胶的溶胀率,样本数为5。根据预实验及前述实验结果,制备含银和rh-bFGF的GelMA水凝胶(简称复合水凝胶)。大体观察复合水凝胶的外观,并采用FESEM检测其三维微观结构与孔径。取30只4~6个月龄、雌雄各半日本大耳兔,在其背部制作深Ⅱ度烧伤创面。以兔头侧为基准,将脊柱左侧创面作为复合水凝胶治疗组,右侧作为纱布对照组,2组创面分别作相应处理。观察伤后3、7、14、21、28 d创面愈合情况;记录伤后7、14、21、28 d创面愈合面积并计算其愈合率,样本数为30。对数据行重复测量方差分析、单因素方差分析、独立样本 t检验。 结果:低浓度GelMA材料、中浓度GelMA材料及高浓度GelMA材料的取代度,差异明显( F=1 628.00, P<0.01)。低浓度GelMA水凝胶存在疏松、不规则三维空间网状结构,孔径为(60±17)μm;中浓度GelMA水凝胶的三维空间网络、孔径大小均较均匀规则,孔径为(45±13)μm;高浓度GelMA水凝胶的三维空间网状结构致密、层次混乱,孔径为(25±15)μm。3种GelMA水凝胶孔径大小差异有统计学意义( F=12.20, P<0.01),选取(MA)中浓度为后续材料制作浓度。相同光交联时间下的含不同浓度银GelMA水凝胶的降解性基本一致;20、25、35 s光交联时间下含银GelMA水凝胶降解12 h的降解剩余率分别为(74.2±1.7)%、(85.3±0.9)%、(93.2±1.2)%,降解24 h的降解剩余率分别为(58.3±2.1)%、(65.2±1.8)%、(81.4±2.6)%,降解36 h的降解剩余率分别为(22.4±1.9)%、(45.2±1.7)%、(68.1±1.4)%,降解48 h的降解剩余率分别为(8.2±1.7)%、(32.4±1.3)%、(54.3±2.2)%;20、25、30 s光交联时间下含银GelMA水凝胶彻底降解所需时间分别为(50.2±2.4)、(62.4±1.4)、(72.2±3.2)h,差异有统计学意义( F=182.40, P<0.01),选取25 s作为后续光交联时间。低浓度至高浓度的10种含银GelMA水凝胶对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径依次为(2.6±0.4)、(2.5±0.4)、(3.2±0.4)、(12.1±0.7)、(14.8±0.7)、(15.1±0.5)、(16.2±0.6)、(16.7±0.5)、(16.7±0.4)、(16.7±0.6)mm,基本呈浓度依赖性升高趋势,总体比较差异有统计学意义( F=428.70, P<0.01),与含最低浓度银GelMA水凝胶相比,其他有抑菌活性的含低浓度至高浓度银GelMA水凝胶的抑菌圈直径均明显增大( t值分别为26.35、33.84、43.65、42.17、49.24、55.74、43.72, P<0.01)。对金黄色葡萄球菌抑菌圈直径为(12.1±0.7)mm的含银GelMA水凝胶具有抑菌活性且载药浓度最低,选取该含银浓度为后续材料制作浓度。含银GelMA水凝胶的微观形貌为规律的趋于平行线性的条索状结构,孔径为(45±13)μm,且含有银元素。浸没24 h,含银GelMA水凝胶的溶胀率与单纯GelMA水凝胶相近( P>0.05)。复合水凝胶呈无色清亮透明状;其三维结构为规则、均匀的网格状,内部存在细丝网状结构,孔径为(40±21)μm。伤后3 d,复合水凝胶组兔创面可见大量坏死组织及渗出物;纱布对照组兔创面可见散在结痂,亦可见少量坏死组织及渗出物。伤后7 d,复合水凝胶组兔创面已明显缩小,纱布对照组兔出现创面存在与纱布粘连情况。伤后14 d,复合水凝胶组兔创面红润、可见肉芽组织生长;纱布对照组兔创面基底呈苍白色、血运差。伤后21 d,复合水凝胶组兔创面完全愈合,纱布对照组兔创面出现愈合趋势。伤后28 d,复合水凝胶组兔创面部位可见新生毛发,纱布对照组兔仍残存椭圆形创面。伤后7、14、21、28 d,复合水凝胶组兔创面愈合率均明显大于纱布对照组( t值分别为2.24、4.43、7.67、7.69, P<0.05或 P<0.01)。 结论:中浓度GelMA水凝胶在溶胀性、可降解性方面具有良好的理化特性,筛选出的含银GelMA水凝胶具有抑菌活性且载药浓度最低,制得的复合水凝胶可明显缩短兔深Ⅱ度烧伤创面愈合时间。
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编辑人员丨5天前
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氧化铈纳米酶-甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶在小鼠全层皮肤缺损感染创面修复中的作用
编辑人员丨5天前
目的:探讨氧化铈纳米酶-甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶(以下简称复合水凝胶)在小鼠全层皮肤缺损感染创面修复中的作用。方法:该研究为实验研究。采用水热法制备粒径为(116±9)nm的氧化铈纳米酶,同时制备具有多孔网状结构且成胶性能良好的GelMA水凝胶。筛选出25 μg/mL氧化铈纳米酶可明显促进人皮肤成纤维细胞增殖和具有较高的超氧化物歧化酶活性,将其加入GelMA水凝胶中制备复合水凝胶。计算用磷酸盐缓冲液(PBS)浸泡3、7 d后复合水凝胶中氧化铈纳米酶的释放百分比。将小鼠红细胞悬液分为用相应溶液处理的PBS组、Triton X-100组、氧化铈纳米酶组、GelMA水凝胶组及复合水凝胶组,利用酶标仪检测处理1 h后红细胞的溶血情况。测定用PBS、氧化铈纳米酶、GelMA水凝胶及复合水凝胶培养耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和大肠埃希菌2 h后的细菌浓度。以上实验样本数均为3。取24只8周龄雄性BALB/c小鼠,在背部对称位置各制备1个用MRSA感染的全层皮肤缺损创面。将小鼠分为不进行药物干预的对照组及滴加相应溶液的氧化铈纳米酶组、GelMA水凝胶组和复合水凝胶组,每组6只小鼠。观察伤后3、7、14 d创面愈合情况并测量伤后3、7 d剩余创面面积(样本数为5)。取小鼠伤后3 d创面分泌物,检测MRSA的浓度(样本数为3),采用激光散斑血流成像系统观测小鼠伤后5 d创面血流灌注量(样本数为6)。伤后14 d,取小鼠创面组织,行苏木精-伊红染色观察新生上皮情况,行Masson染色观察胶原情况(样本数均为3)。结果:浸泡3、7 d后,复合水凝胶中氧化铈纳米酶释放百分比分别约为39%、75%。处理1 h后,与Triton X-100组比较,PBS组、GelMA水凝胶组、氧化铈纳米酶组及复合水凝胶组红细胞溶血程度均明显下降( P<0.05)。与用PBS培养比较,用氧化铈纳米酶、GelMA水凝胶、复合水凝胶培养2 h的MRSA、大肠埃希菌浓度均明显降低( P<0.05)。伤后3~14 d,4组小鼠创面均逐渐愈合,复合水凝胶组小鼠伤后14 d创面全部愈合。伤后3、7 d,复合水凝胶组小鼠剩余创面面积分别为(29±3)、(13±5)mm 2,明显小于对照组的(56±12)、(46±10)mm 2和氧化铈纳米酶组的(51±7)、(38±8)mm 2( P值均<0.05),与GelMA水凝胶组的(41±5)、(24±9)mm 2相近( P值均>0.05)。伤后3 d,复合水凝胶组小鼠创面MRSA浓度明显低于对照组、氧化铈纳米酶组、GelMA水凝胶组( P值均<0.05)。伤后5 d,复合水凝胶组小鼠创面血液灌注量明显大于对照组、氧化铈纳米酶组、GelMA水凝胶组( P值均<0.05)。伤后14 d,复合水凝胶组小鼠创面基本完成上皮化,上皮化情况明显优于其他3组;复合水凝胶组小鼠创面胶原含量较其他3组明显增多,排列也更为有序。 结论:复合水凝胶具有良好的生物相容性和体内外抗菌效果,可持续缓释氧化铈纳米酶,改善早期创面血流灌注,促进创面再上皮化及胶原合成,从而促进小鼠全层皮肤缺损感染创面愈合。
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编辑人员丨5天前
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负载人脐带间充质干细胞来源的小细胞外囊泡的甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶治疗小鼠全层皮肤缺损创面的效果
编辑人员丨5天前
目的:探究负载人脐带间充质干细胞来源的小细胞外囊泡(hUCMSC-sEV)的甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶治疗小鼠全层皮肤缺损创面的效果。方法:该研究为实验研究。采用超速离心法提取hUCMSC-sEV,通过透射电子显微镜观察其形貌,采用蛋白质印迹法检测CD9、CD63、肿瘤易感基因101(TSG101)及钙联蛋白的表达。将人脐静脉内皮细胞(HUVEC)及第3、4代人表皮角质形成细胞(HEK)、人真皮成纤维细胞(HDF)均分为常规培养的空白对照组和在细胞培养液中加入hUCMSC-sEV培养的hUCMSC-sEV组,行细胞划痕试验并计算划痕后 6、12、24 h 的细胞迁移率,行细胞Transwell试验并计算培养12 h细胞迁移数量,行5-乙炔基-2'-脱氧尿嘧啶核苷、Hoechst染色检测培养24 h增殖细胞比例,样本数均为3。制备单纯GelMA水凝胶及负载hUCMSC-sEV的GelMA水凝胶(以下简称hUCMSC-sEV/GelMA水凝胶),通过扫描电子显微镜观察2种水凝胶微观形貌,通过激光扫描共聚焦显微镜观察hUCMSC-sEV的分布情况,采用蛋白质比色定量法测定并计算hUCMSC-sEV/GelMA水凝胶在磷酸盐缓冲液(PBS)中浸泡0(即刻)、2、4、6、8、10、12 d时hUCMSC-sEV累积释放率(样本数为3)。将24只6周龄雄性C57BL/6J小鼠按随机数字表法分为PBS组、单纯hUCMSC-sEV组、单纯GelMA水凝胶组和hUCMSC-sEV/GelMA水凝胶组(每组6只),于小鼠背部制备全层皮肤缺损创面后分别行PBS注射、hUCMSC-sEV悬液注射、单纯GelMA水凝胶覆盖、hUCMSC-sEV/GelMA水凝胶覆盖。于伤后0(即刻)、4、8、12 d观察创面愈合情况并统计伤后4、8、12 d创面愈合率,于伤后12 d取创面组织行苏木精-伊红染色后观察创面新生组织结构,样本数均为6。结果:提取的hUCMSC-sEV呈杯状结构,表达CD9、CD63和TSG101,几乎不表达钙联蛋白。划痕后6、12、24 h,hUCMSC-sEV组HEK( t值分别为25.94、20.98、20.04)、HDF( t值分别为3.18、5.68、4.28)、HUVEC( t值分别为4.32、19.33、4.00)的迁移率均明显高于空白对照组( P<0.05)。培养12 h,hUCMSC-sEV组HEK、HDF及HUVEC迁移数量分别为(550 ±23)、(235 ±9)、(856 ±35)个,均明显多于空白对照组的(188 ±14)、(97 ±6)、(370 ±32)个( t值分别为22.95、23.13、17.84, P<0.05)。培养24 h,hUCMSC-sEV组HEK、HDF及HUVEC增殖细胞比例均明显高于空白对照组( t值分别为22.00、13.82、32.32, P<0.05)。单纯GelMA水凝胶内部呈疏松多孔的海绵状结构且其中未见hUCMSC-sEV,hUCMSC-sEV/GelMA水凝胶具有相同海绵状结构且其中可见hUCMSC-sEV呈团块状均匀分布。hUCMSC-sEV/GelMA水凝胶浸泡2 d后hUCMSC-sEV累积释放率曲线趋于平缓,浸泡12 d时hUCMSC-sEV累积释放率为(59.2 ±1.8)%。伤后0~12 d,4组小鼠创面均不断缩小。伤后4、8、12 d,hUCMSC-sEV/GelMA水凝胶组小鼠创面愈合率均明显高于其余3组( P<0.05),单纯GelMA水凝胶组、单纯hUCMSC-sEV组小鼠创面愈合率均明显高于PBS组( P<0.05);伤后8、12 d,单纯hUCMSC-sEV组小鼠创面愈合率均明显高于单纯GelMA水凝胶组( P<0.05)。伤后12 d,hUCMSC-sEV/GelMA水凝胶组小鼠创面上皮化程度最佳,真皮胶原排列松散有序,炎症细胞数量最少;其余3组小鼠创面均可见真皮胶原排列致密且存在不同程度的炎症细胞浸润。 结论:hUCMSC-sEV能够促进皮肤创面愈合相关细胞HEK、HDF与HUVEC迁移与增殖,并可在GelMA水凝胶内缓慢释放。hUCMSC-sEV/GelMA水凝胶作为创面敷料能够显著提高小鼠全层皮肤缺损创面愈合速度。
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编辑人员丨5天前
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甲基丙烯酸酐化明胶-甲壳素纳米晶须生物墨水的特性和3D打印效果
编辑人员丨5天前
目的:探讨由甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)和甲壳素纳米晶须(ChiNC)组成的混合生物墨水的物理特征、生物相容性,以及3D打印效果。方法:2021年5月至2022年12月,于100 mg/ml GelMA生物墨水中添加ChiNC,制备成ChiNC浓度分别为5、10、20 mg/ml的混合生物墨水,分别命名为GC5、GC10、GC20组,与未添加ChiNC的GelMA生物墨水(GC0组)共同实验。采用扫描电镜观察4组生物墨水光固化后形成的水凝胶的横截面,计算孔隙率。称量各组水凝胶溶胀前后质量,计算平衡溶胀比。将4组生物墨水加入48孔板中,光固化成水凝胶,表面种植人脐静脉内皮细胞(HUVECs),于培养基中培养至第1、3、7天分别行CCK-8实验检测吸光度 A值,比较4组水凝胶中细胞的增殖速度。4组生物墨水中添加HUVECs,打印网格状支架,于培养基中培养至第1、7天分别行Live-Dead染色,观察细胞存活率。采用打印挤出成丝实验,观察各组生物墨水挤出时的连续成丝性,比较各组的打印效果。采用最佳配比的混合生物墨水3D打印模拟膀胱壁黏膜层、黏膜下层和肌层解剖结构的组织工程膀胱补片,观察打印结构的稳定性和保真度,验证混合生物墨水打印多层复杂结构的可行性。 结果:扫描电镜观察结果显示,GC0、GC5、GC10、GC20组水凝胶的孔隙率分别为(51.43±6.23)%、(51.85±6.47)%、(50.55±4.59)%和(42.49±2.20)%,GC0组与其他3组比较差异均无统计学意义( P=0.9994、 P=0.9948、 P=0.1200)。GC0组平衡溶胀比为9.37±0.49,低于GC5组(8.81±0.41, P=0.0457)、GC10组(7.95±0.19, P<0.01)、GC20组(7.71±0.14, P<0.01),差异均有统计学意义。CCK-8检测结果显示,GC0、GC5、GC10、GC20组培养第1天的吸光度 A值分别为0.357±0.007、0.350±0.012、0.360±0.009、0.345±0.018,GC10组与其他3组比较差异均无统计学意义( P=0.9332、 P=0.5464、 P=0.4937);培养第3天的吸光度 A值分别为0.634±0.010、0.704±0.009、0.755±0.012、0.653±0.015,GC10组与其他3组比较差异均有统计学意义( P<0.01、 P=0.0033、 P=0.0002);培养第7天的吸光度 A值分别为0.846±0.026、0.930±0.043、1.001±0.031、0.841±0.024,GC10组与其他3组比较差异均有统计学意义( P=0.0012、 P=0.1390、 P=0.0010)。GC0、GC5、GC10、GC20组培养第1天的HUVECs细胞存活率分别为(90.13±1.63)%、(90.6±2.45)%、(92.58±2.15)%、(91.40±3.17)%,GC0组与其他3组比较差异均无统计学意义( P=0.9869、 P=0.3093、 P=0.8008);培养第7天的细胞存活率分别为(89.97±3.10)%、(92.18±2.21)%、(92.05±2.25)%、(90.12±1.97)%,GC0组与其他3组比较差异均无统计学意义( P=0.3965、 P=0.4511、 P=0.9995)。打印挤出成丝测试结果显示,GC0组在24℃~25℃时挤出连续且能成丝,GC10组在24℃~27℃时挤出连续且能成丝。使用GC10组打印组织工程膀胱补片,结果显示打印的补片稳定,无坍塌,保真度高。 结论:在GelMA中添加ChiNC能促进细胞黏附、增殖,扩大GelMA生物墨水的打印窗口。在GelMA中添加10 mg/ml ChiNC制备的混合生物墨水的生物相容性良好,能打印模拟天然膀胱壁解剖结构的组织工程膀胱补片。
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编辑人员丨5天前
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三维生物打印抗菌型水凝胶对大鼠全层皮肤缺损创面的作用
编辑人员丨5天前
目的:探讨三维生物打印负载纳米银的甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶对大鼠全层皮肤缺损创面的作用。方法:采用实验研究方法。采用扫描电子显微镜观察不同质量浓度的纳米银溶液中的纳米银颗粒的形态、粒径、分布和含不同终质量分数GelMA的含银GelMA水凝胶的孔隙结构,并计算孔径大小。处理1、3、7、14 d,采用质谱仪检测含终质量分数15% GelMA和终质量浓度10 mg/L纳米银的水凝胶的纳米银释放浓度。培养24 h,检测含终质量浓度0(无纳米银)、25、50、100 mg/L纳米银的GelMA水凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的抑菌圈直径。取浙江大学医学院附属第二医院泌尿外科2020年7月收治的1名健康5岁男童包皮环切术后废弃包皮和该院整形外科2020年7月收治的1名健康23岁女性抽脂手术后废弃脂肪,采用酶解法分别提取成纤维细胞(Fb)和脂肪干细胞(ASC)。将Fb分为仅有培养基的空白对照组和另加入含相应终质量浓度纳米银溶液的2 mg/L纳米银组、5 mg/L纳米银组、10 mg/L纳米银组、25 mg/L纳米银组、50 mg/L纳米银组,培养48 h,采用细胞计数试剂盒8检测Fb增殖活性。将Fb分为进行相应处理的0 mg/L含银GelMA水凝胶组、10 mg/L含银GelMA水凝胶组、50 mg/L含银GelMA水凝胶组、100 mg/L含银GelMA水凝胶组,于培养1、3、7 d,同前检测Fb增殖活性。将ASC与GelMA水凝胶混合种植,分为三维生物打印组和非打印组,于培养1、3、7 d,同前检测ASC增殖活性并行活/死细胞荧光染色观察ASC生长情况。以上实验中样本数均为3。于18只雄性4~6周龄SD大鼠背部各制作4个全层皮肤缺损创面,分别设为单纯水凝胶组、水凝胶/纳米银组、水凝胶支架/纳米银组、水凝胶支架/纳米银/ASC组并移植相应支架。分别于伤后4、7、14、21 d,行大体观察并计算创面愈合率(样本数为6);于伤后7、14 d,对创面行苏木精-伊红染色观察组织病理学改变(样本数为6);于伤后21 d,对创面行Masson染色观察胶原排列情况(样本数为3)。对数据行单因素方差分析、重复测量方差分析、Bonferroni校正、独立样本 t检验。 结果:不同质量浓度的纳米银溶液中的纳米银颗粒均呈圆形,散在分布,粒径均匀。含不同终质量分数GelMA的含银GelMA水凝胶都呈现大小不一且相互连通的孔隙结构。含终质量分数10% GelMA的含银GelMA水凝胶的孔径明显大于含终质量分数15%和20% GelMA的含银GelMA水凝胶( P值均<0.05)。处理1、3、7 d,含银GelMA水凝胶的体外纳米银释放浓度的变化趋势相对平缓;处理14 d,其体外纳米银释放浓度迅速增加。培养24 h,含0、25、50、100 mg/L纳米银的GelMA水凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的抑菌圈直径分别为0、0、0.7、2.1 mm和0、1.4、3.2、3.3 mm。培养48 h,2 mg/L纳米银组、5 mg/L纳米银组Fb的增殖活性均明显高于空白对照组( P<0.05),10 mg/L纳米银组、25 mg/L纳米银组、50 mg/L纳米银组Fb的增殖活性均明显低于空白对照组( P<0.05)。与0 mg/L含银GelMA水凝胶组相比,培养1 d,50 mg/L含银GelMA水凝胶组、100 mg/L含银GelMA水凝胶组Fb的增殖活性均明显降低( P<0.05);培养3 d,50 mg/L含银GelMA水凝胶组Fb的增殖活性明显升高( P<0.05),100 mg/L含银GelMA水凝胶组Fb的增殖活性明显降低( P<0.05);培养7 d,100 mg/L含银GelMA水凝胶组Fb的增殖活性明显降低( P<0.05)。培养1 d,三维生物打印组的ASC增殖活性与非打印组比较,差异无统计学意义( P>0.05);培养3、7 d,三维生物打印组的ASC增殖活性均明显高于非打印组( t值分别为21.50、12.95, P<0.05)。培养1 d,三维生物打印组死亡ASC数略多于非打印组。培养3、5 d,三维生物打印组和非打印组中的绝大多数ASC为活细胞。伤后4 d,单纯水凝胶组和水凝胶/纳米银组大鼠创面渗液较多,水凝胶支架/纳米银组和水凝胶支架/纳米银/ASC组大鼠创面干燥且未见明显感染迹象。伤后7 d,单纯水凝胶组和水凝胶/纳米银组大鼠创面仍有少量渗液,水凝胶支架/纳米银组和水凝胶支架/纳米银/ASC组大鼠创面干燥结痂。伤后14 d,4组大鼠创面上的水凝胶均脱落。伤后21 d,仅单纯水凝胶组仍有少量创面未愈合。伤后4、7 d,水凝胶支架/纳米银/ASC组大鼠创面愈合率均明显高于其他3组( P<0.05)。伤后14 d,水凝胶支架/纳米银/ASC组大鼠创面愈合率明显高于水凝胶/纳米银组和单纯水凝胶组( P值均<0.05)。伤后21 d,单纯水凝胶组大鼠创面愈合率明显低于水凝胶支架/纳米银/ASC组( P<0.05)。伤后7 d,4组大鼠创面上的水凝胶均保持在位;伤后14 d,单纯水凝胶组大鼠的水凝胶已与创面脱离,而其余3组仍有部分水凝胶存在于创面新生组织中。伤后21 d,单纯水凝胶组大鼠创面胶原排列无序,而水凝胶/纳米银组、水凝胶支架/纳米银组、水凝胶支架/纳米银/ASC组大鼠创面胶原排列相对有序。 结论:含银GelMA水凝胶具有良好的生物相容性及抗菌性能,其三维生物打印的双层结构能更好地与大鼠全层皮肤缺损创面新生组织相融合并促进创面愈合。
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编辑人员丨5天前
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原位交联含氧化石墨烯的甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶对小鼠全层皮肤缺损创面血管化的影响
编辑人员丨5天前
目的:制备含氧化石墨烯(GO)的甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶并探讨原位光聚合GO-GelMA复合水凝胶对小鼠全层皮肤缺损创面血管化的影响。方法:采用实验研究方法。将0.2 mg/mL的GO溶液50 μL均匀涂抹于导电胶上,烘干后于场发射扫描电子显微镜下观察GO的结构和大小。将人皮肤成纤维细胞(HSF)分为采用相应终质量浓度GO处理的0 μg/mL GO(不加GO溶液,下同)组、0.1 μg/mL GO组、1.0 μg/mL GO组、5.0 μg/mL GO组、10.0 μg/mL GO组,用酶标仪检测细胞培养48 h的吸光度值,以此表示细胞增殖活性(样本数为6)。将HSF和人脐静脉血管内皮细胞(HUVEC)分别分为采用相应终质量浓度GO处理的0 μg/mL GO组、0.1 μg/mL GO组、1.0 μg/mL GO组、5.0 μg/mL GO组,采用划痕试验检测划痕后24、36 h HSF的迁移率(样本数为5)及划痕后12 h HUVEC的迁移率(样本数为3),采用酶联免疫吸附测定法检测培养4、6、8 h后HSF分泌的血管内皮生长因子(VEGF)水平(样本数为3)。将配制的含相应终质量浓度GO的GO-GelMA复合水凝胶设为0 μg/mL GO复合水凝胶组、0.1 μg/mL GO复合水凝胶组、1.0 μg/mL GO复合水凝胶组、5.0 μg/mL GO复合水凝胶组,观察其交联前后的性状,检测用磷酸盐缓冲液浸泡3、7 d后GO的释放情况(样本数为3)。在16只6周龄雌性C57BL/6小鼠背部制作全层皮肤缺损创面,将采用原位交联的含相应终质量浓度GO的GO-GelMA复合水凝胶处理的小鼠按随机数字表法分为0 μg/mL GO复合水凝胶组、0.1 μg/mL GO复合水凝胶组、1.0 μg/mL GO复合水凝胶组、5.0 μg/mL GO复合水凝胶组,每组4只,观察治疗3、7、14 d创面大体情况并计算创面愈合率,采用激光多普勒血流仪检测治疗3、7、14 d创面血流灌注并计算平均灌注单位(MPU)比值,采用苏木精-伊红染色观察治疗7 d创面血管新生情况并计算血管密度(样本数均为3)。取0 μg/mL GO复合水凝胶组和0.1 μg/mL GO复合水凝胶组治疗7 d的创面组织,采用苏木精-伊红染色观察GO分布与血管新生的关系(样本数为3),行免疫组织化学染色后观察VEGF的表达。对数据行重复测量方差分析、单因素方差分析、Tukey法。结果:GO为多层片状结构,宽度约为20 μm、长度约为50 μm。培养48 h,10.0 μg/mL GO组HSF的吸光度值明显低于0 μg/mL GO组( q=7.64, P<0.01)。划痕后24 h,4组HSF迁移率相近( P>0.05);划痕后36 h,0.1 μg/mL GO组HSF迁移率明显高于0 μg/mL GO组、1.0 μg/mL GO组、5.0 μg/mL GO组( q值分别为7.48、10.81、10.20, P值均<0.01)。划痕后12 h,0.1 μg/mL GO组HUVEC迁移率明显高于0 μg/mL GO组、1.0 μg/mL GO组、5.0 μg/mL GO组( q值分别为7.11、8.99、14.92, P值均<0.01),5.0 μg/mL GO组HUVEC迁移率明显低于0 μg/mL GO组和1.0 μg/mL GO组( q值分别为7.81、5.33, P<0.05或 P<0.01)。培养4、6 h,4组HSF的VEGF表达均相近( P>0.05);培养8 h,0.1 μg/mL GO组HSF的VEGF表达明显高于0 μg/mL GO组和5.0 μg/mL GO组( q值分别为4.75、4.48, P值均<0.05)。4组GO-GelMA复合水凝胶在交联前均呈红色液体状,交联后呈微黄色凝胶状且流动性无明显差异。0 μg/mL GO复合水凝胶组复合水凝胶各时间点均无GO释放,其余3组GO-GelMA复合水凝胶中的GO于浸泡3 d部分释放,至浸泡7 d全部释放。治疗3~14 d,4组小鼠创面可见水凝胶敷料覆盖在位并保持湿润,创面逐渐愈合。治疗3、7、14 d,4组小鼠创面愈合率均相近( P>0.05)。治疗3 d,0.1 μg/mL GO复合水凝胶组小鼠创面MPU比值明显高于0 μg/mL GO复合水凝胶组、1.0 μg/mL GO复合水凝胶组、5.0 μg/mL GO复合水凝胶组( q值分别为10.70、11.83、10.65, P<0.05或 P<0.01)。治疗7、14 d,4组小鼠创面MPU比值均相近( P>0.05)。0.1 μg/mL GO复合水凝胶组小鼠创面治疗7 d的MPU比值明显低于治疗3 d( q=14.38, P<0.05),治疗14 d的MPU比值明显低于治疗7 d( q=27.78, P<0.01)。治疗7 d,0.1 μg/mL GO复合水凝胶组小鼠创面新生血管密度为每200倍视野下(120.7±4.1)根,明显高于0 μg/mL GO复合水凝胶组、1.0 μg/mL GO复合水凝胶组、5.0 μg/mL GO复合水凝胶组的每200倍视野下(61.7±1.3)、(77.7±10.2)、(99.0±7.9)根( q值分别为12.88、7.79、6.70, P值均<0.01);1.0 μg/mL GO复合水凝胶组和5.0 μg/mL GO复合水凝胶组小鼠创面新生血管密度均明显高于0 μg/mL GO复合水凝胶组( q值分别为5.10、6.19, P<0.05)。治疗7 d,相较于0 μg/mL GO复合水凝胶组,0.1 μg/mL GO复合水凝胶组小鼠创面中成簇新生血管更多,且聚集于GO附近;0.1 μg/mL GO复合水凝胶组小鼠创面中GO和新生血管分布区域有大量VEGF表达。 结论:GO质量浓度低于10.0 μg/mL对HSF增殖活性无明显影响,0.1 μg/mL的GO能够促进HSF和HUVEC迁移,能促进HSF分泌VEGF。原位光聚合GO-GelMA复合水凝胶敷料能够通过促进小鼠全层皮肤缺损创面血管新生,增加创面早期血流灌注,且GO对新生血管有富集作用,其机制可能与GO促进创面细胞分泌VEGF相关。
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编辑人员丨5天前
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基于甲基丙烯酸酐化明胶悬滴培养小鼠毛乳头细胞制备仿生毛乳头球的生物活性及其在裸鼠中的毛发诱导功能
编辑人员丨5天前
目的:探讨基于甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)仿生微环境与悬滴法三维培养小鼠毛乳头细胞(DPC)制备仿生毛乳头球的生物活性及其在裸鼠中的毛发诱导功能。方法:采用实验研究方法。采用酶消化法获取雄性5~6周龄C57BL/6J小鼠触须毛的DPC以及1 d龄C57BL/6J小鼠皮肤角质形成细胞(KC),经免疫荧光法鉴定前者第3代细胞稳定表达DPC标志物神经细胞黏附分子、碱性磷酸酶(ALP)、β连环蛋白及α平滑肌肌动蛋白,后者原代细胞稳定表达KC标志物角蛋白15。取第8代DPC,用GelMA重新悬浮并接种至Transwell孔板插件底面,光交联后倒置培养,于光学显微镜下观察培养0(即刻)、3 d GelMA悬滴中DPC聚集情况(聚集成球即仿生毛乳头球),采用活/死染色试剂盒检测培养3 d仿生毛乳头球中细胞活性。将传统二维培养的原代DPC、第8代DPC以及按前述方法制备的仿生毛乳头球分别设为原代DPC组、第8代DPC组、仿生毛乳头球组,利用高通量测序技术平台对每组培养3 d的3个样本中DPC进行转录组测序,利用基迪奥生物信息云工具平台(OmicShare Tools)对转录组数据进行主成分分析、Pearson相似性分析、差异表达基因筛选,利用时间序列趋势分析软件对差异表达基因进行表达模式聚类分析,利用基迪奥生物信息云工具平台对具有特定表达模式的差异表达基因进行京都基因与基因组百科全书(KEGG)和基因本体论(GO)富集分析。同前进行细胞分组,采用随机数字表法从差异表达基因中抽取性别决定区Y框蛋白8( SOX8)、基质金属蛋白酶9( MMP- 9)、26型胶原纤维α1( COL26A1)、无翅型MMTV整合位点家族成员6( Wnt6),采用实时荧光定量反转录PCR(RT-PCR)法验证差异表达基因mRNA表达情况与测序结果的一致性(样本数为9);采用实时荧光定量RT-PCR法检测DPC生物功能标志物成纤维细胞生长因子7(FGF7)、Wnt10a、淋巴样增强因子1(LEF1)、ALP、β连环蛋白、多功能蛋白聚糖、SOX2的mRNA表达情况(样本数为9)。取3只5~6周龄雄性BALB/c裸鼠,分别设为原代DPC组、第8代DPC组、仿生毛乳头球组,将原代DPC、第8代DPC、仿生毛乳头球分别与原代KC以2∶1细胞数比例混合后分别注射至相应组别裸鼠皮下,每只注射6个区域。注射后2周,取注射区域全厚皮,计数再生毛发,行苏木精-伊红染色后观察再生毛囊情况。对数据行单因素方差分析、Tukey检验并进行Bonferroni校正。 结果:培养3 d,DPC在GelMA悬滴中由培养0 d的分散状态聚集成仿生毛乳头球,制备的仿生毛乳头球中细胞活性良好。培养3 d,主成分分析显示,相比于第8代DPC组,原代DPC组、仿生毛乳头球组组内样本间变异程度较低,仿生毛乳头球组与原代DPC组组间样本变异程度最低,3组DPC样本超过90%的基因谱数据变异可由第1个和第2个主要成分来解释;Pearson相似性分析显示,组内样本重复性好,原代DPC组和仿生毛乳头球组样本间的相关系数为0.84~0.95,原代DPC组和第8代DPC组样本间的相关系数为0.72~0.87;3组DPC间差异表达基因分析筛选出642个组间交集差异表达基因,对其进行表达模式聚类显示有2种基因表达模式有显著趋势( P<0.05),分别为第8代DPC组基因表达显著低于原代DPC组/仿生毛乳头球组、第8代DPC组基因表达显著高于原代DPC组/仿生毛乳头球组,共包含411个差异表达基因;KEGG富集分析显示这411个差异表达基因在Wnt信号通路以及磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B信号通路显著富集( P<0.05),GO富集分析表明细胞外基质、经典Wnt信号通路、细胞分化等GO术语被显著富集( P<0.05)。与原代DPC组、仿生毛乳头球组比较,第8代DPC组细胞基因 SOX8、MMP- 9、COL26A1、Wnt6 mRNA表达量均明显下降( q=15.950、8.854、11.890、11.050,9.851、5.884、7.418、4.870, P<0.01),与测序数据一致。与原代DPC组、仿生毛乳头球组比较,第8代DPC组细胞生物功能标志物FGF7、Wnt10a、LEF1、ALP、β连环蛋白、多功能蛋白聚糖、SOX2 mRNA表达量均明显下降( q=11.470、9.795、4.165、9.242、10.970、10.570、8.005,7.472、4.976、3.651、4.784、5.236、6.825、5.214, P<0.05或 P<0.01)。注射后2周,第8代DPC组裸鼠无毛发再生,仿生毛乳头球组与原代DPC组裸鼠再生毛发数量相近( q=1.852, P>0.05)且均显著高于第8代DPC组( q=18.980、17.130, P<0.01);第8代DPC组裸鼠注射区域皮肤仅形成了坏死灶,而仿生毛乳头球组与原代DPC组裸鼠注射区域皮肤均观察到再生毛囊且毛囊横断切面有黑色素沉着。 结论:基于GelMA仿生微环境与悬滴法三维培养小鼠DPC制备仿生毛乳头球的培养模型可一定程度上恢复高传代DPC在裸鼠中的毛发诱导能力,且其生物特性更加类似于原代DPC,可实现DPC的扩增后特性恢复。
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编辑人员丨5天前
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光交联复合水凝胶支架中人牙髓干细胞的成骨/成牙分化能力
编辑人员丨2周前
背景:甲基丙烯酸酐改性明胶(gelatin-methacryloyl,Gel-MA)与经处理牙本质基质(treated dentin matrix,TDM)在一定比例下经过紫外线交联后形成的复合水凝胶支架具有良好的孔隙率、机械性能、溶胀性能及生物降解率,这为临床上年轻恒牙的牙髓再生提供了新的思路和方法.目的:探究1∶2质量比Gel-MA/TDM复合光交联水凝胶支架对人牙髓干细胞增殖能力及成骨/成牙本质分化能力的影响.方法:将第3代牙髓干细胞接种至1∶2质量比Gel-MA/TDM复合水凝胶支架中,采用CCK-8实验检测人牙髓干细胞在复合水凝胶支架中的增殖能力.将第3代牙髓干细胞接种至1∶2质量比Gel-MA/TDM复合水凝胶支架中并进行成骨诱导,采用碱性磷酸酶染色及茜素红染色观察矿化结节的形成情况,采用RT-PCR检测成牙相关因子(牙本质基质蛋白1、牙本质涎磷蛋白)和成骨相关因子(骨钙素、Runt相关转录因子2)的基因表达.结果与结论:①CCK-8检测结果显示,前7 d的牙髓干细胞增殖能力明显升高,第10天时速度减缓;②碱性磷酸酶染色及茜素红染色结果显示,Gel-MA/TDM复合水凝胶组牙髓干细胞的碱性磷酸酶活性及矿化结节生成强于单纯Gel-MA水凝胶组(P<0.05);③RT-PCR结果显示,Gel-MA/TDM复合水凝胶组牙髓干细胞中牙本质基质蛋白1、牙本质涎磷蛋白、骨钙素、Runt相关转录因子2的基因表达量明显高于单纯Gel-MA水凝胶组(P<0.05),且14 d基因表达量明显高于7 d(P<0.05).结果表明,培养在1∶2 Gel-MA/TDM复合水凝胶支架上的牙髓干细胞表现出较好的增殖能力,能够强化牙髓干细胞的成骨、成牙本质分化能力.
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编辑人员丨2周前
