bFGF在胶原基质上的微纳米载荷技术及促血管化研究

本项目从组织工程的需求和细胞外基质的结构与功能着手，针对如何在组织工程支架内载荷生长因子、使其处于俘获状态及在应用时持续释放等问题，提出了独特的研究方法和思路。主要研究内容包括：将成纤维细胞生长因子微纳米包埋后溶合到胶原基质上，制成生物多孔支架；在包埋的粒子内部键合多糖成分（如肝素），以稳定生长因子的活性；并在胶原基质上引入肝素位点，以捕捉从粒子内部扩散出的生长因子，达到活性双重稳定的效果。重点研究支架的体外活性稳定性和释放动力学，以及不同粒径的微纳米粒子对促进体内血管化的影响。该生物多孔支架既可用于组织工程研究，又可用于如深度烧伤和长期溃疡创面的组织再生治疗和外周动脉疾病的靶向治疗研究。本项目研究将极大地推动组织工程支架和药物控释技术的发展，为组织工程和再生医学的临床应用打下坚实基础。

目的：本研究制备了持续释放生长因子的组织工程支架材料，以模拟细胞外基质的特性，为将来的组织再生或血管化的临床研究奠定基础。方法：从动物组织提取的胶原经碳化二亚胺/羟基丁二酰亚胺（EDC/NHS）交联后复合肝素制得胶原基质，主要从交联度、热收缩温度、焓变、红外光谱、微观形貌、力学性能和促人脐带静脉内皮细胞（HUVECs）增殖等方面比较Collagen组、交联组和肝素组的差异。将碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）经乳酸-乙醇酸共聚物（PLGA）包埋后制成微纳米粒子，检测包埋工艺对粒子形貌和性能的影响。将微纳米粒子载荷到胶原基质上，检测形貌、释放、活性等性能。植入大鼠背部筋膜，评价血管形成和组织学情况。结果：实验结果表明，对胶原的交联和肝素化改性使分子间形成酰胺键，胶原分子的自由氨基数减少，湿热稳定性、吸水力、酶解稳定性、力学性能和促HUVECs细胞增殖行为等均得以显著提高。复合bFGF后，交联组尤其是肝素组的体外释放和活性保持性能均优于对照组。PLGA包埋的bFGF粒子，最大载药量和包封率分别为（95.4*10-3）%和85.8%，载荷于胶原海绵后突释率由19.8%降至14.6%，控释性能进一步得到提高。载荷微纳米粒子的胶原基质的体内促血管化能力优于对照组。结论：通过对胶原海绵的交联和肝素化学改性，使其重现具有一定机械强度和控释生长因子的原有三维网络结构。作为细胞的支撑体，无论用于创面修复还是组织工程支架材料，得到的胶原基质为细胞提供理想的生存环境。本研究将推动再生医学和组织工程学科发展，并为药物控释技术的研究带来帮助。