多重功能性可注射自组装微球支架的研制及其对心肌梗死微环境的调控作用

可注射性心肌组织工程策略治疗心肌梗死受到日益关注，但在对心肌梗死微环境的调控方面还缺乏有效手段。本项目拟首先从心梗微环境入手，以壳聚糖为基材，选择针对心梗微环境的特异性活性多肽，通过化学修饰的方法制备具有抗氧化性、抗凋亡、促血管生长等多重功能性的壳聚糖-多肽复合物。其次，通过自组装技术制备可注射性能、力学性能、降解性能及空间结构等可调的多孔微球支架，并在微球中载入生长因子赋予其控制释放功能。在此基础上，进一步研究所制备材料对胚胎干细胞生物学行为的调控作用，并将其单独或与干细胞联合植入到心梗部位，深入研究该材料在心梗微环境下抗氧化、抗凋亡、促血管化的能力，以及其对移植细胞在体内微环境下生长发育的调控能力。本项目研究有望研制出针对心梗特殊微环境具有较强调控能力的新型生物材料，并为可注射性心肌组织工程提供坚实的材料基础。

联合种子细胞和生物材料的可注射性心肌组织工程策略在治疗心肌梗死受到日益关注。其中生物材料起非常重要的作用，但是目前使用的生物材料在设计时没有考虑心梗缺血缺氧的微环境。为了改善心梗微环境，本项目制备了一系列壳聚糖-多肽基可注射生物材料，建立了心梗微环境调控型壳聚糖基生物材料研制技术平台。首先，为提高高分子量壳聚糖的抗氧化性能，通过化学接枝的方法制备了氯化壳聚糖-谷胱甘肽（CSCl-GSH）复合物， 该复合物可以在体内和体外有效清除超氧自由基、羟自由基、有机氧自由基，从而进一步减少心梗为环境下心肌细胞的氧化应激损伤并促进受损心肌的修复。同时，将RoY多肽序列引入CSCl大分子中以提高其低氧微环境下血管形成能力，结果发现CSCl-RoY可在低氧环境下调控HUVECs胞膜表面的GRP78受体，进而激活与细胞存活、增殖相关的Akt和ERK1/2信号通路，促进HUVECs的在低氧微环境下形成血管。在此基础上，制备了壳聚糖-多肽基可注射性微球支架，该支架具有可调的力学性能和良好的生物相容性。此外，制备了具有抗蛋白吸附性能的温度响应性两性离子水凝胶及模拟细胞外基质组分的壳聚糖-卡拉胶的心梗微环境适应性多孔支架材料。项目的实施为可注射性心肌组织工程治疗心梗提供了多种新型生物材料。在该项目实施过程中发表SCI检索学术论文6篇，参编专著1部，申请中国发明专利4项，其中3项获得授权，培养研究生5名。该项目的实施，为开发设计疾病微环境适应性生物材料奠定了一定的实验基础。