生物响应性降解水凝胶及促进血管新生的研究

Hydrogel for promoting angiogenesis have become hotspot of regenerative medicine and biomaterial. Combining natural polysaccharide scaffolds with VE-Cadherin-Fc / VEGF-Fc /RGD, in this project, a multi-component protein / peptide/polysaccharide hydrogel is designed, and used in biomimetic building of the extracellular microenvironment for promoting angiogenesis.The hydrogel is prepared by HS-ESP-miniPEG-SH cross-linked fusion protein or peptide functionalized hyaluronic acid, and characterized with the physical / chemical properties of the hydrogel and the enhancement of vascular endothelial cells / human mesenchymal stem cell adhesion, proliferation, migration ,differentiation and angionesis in vivo and in vitro. We try to reveal the regulatory mechanism of the structure of hydrogel and angiogenesis by the synergy interactions of biogradable and multicompositions of hydrogel. Optimization of the hydrogel for promoting angiogenesis will provide theoretical and technical guidance for developing novel tissue engineering scaffolds, and explore the application in liver tissue engineering research. The findings not only further improve the design and production theory of the bio-functional materials, but also promote the development of tissue engineering products used in biomedical basic research and regenerative medicine clinical treatment.

促进血管新生的水凝胶已成为再生医学和生物材料学领域关注的研究热点。基于本课题组天然多糖复合支架材料和内皮细胞钙粘素、血管内皮细胞生长因子融合蛋白的研究基础，本项目拟通过以双端巯基化蛋白酶响应性断裂多肽交联VE-cadherin-Fc/VEGF-Fc/RGD功能化透明质酸丙烯酰肼化物，构建具有蛋白酶响应性降解性能、融合蛋白/多肽联合功能化的天然多糖透明质酸水凝胶。研究水凝胶物理、化学特性及其体内外对血管内皮细胞及人源间充质干细胞的黏附、增殖、迁移、分化及血管新生的影响，揭示水凝胶降解与多组分间的相互作用及其协同作用对水凝胶网络结构和促进血管新生功能的影响机制及调控方法。开发能促进血管新生的水凝胶，并探索其在肝组织工程研究中的应用。该研究成果不仅可进一步完善生物材料生物功能化设计及制作理论，还将推动用于生物医学基础研究和再生医学临床治疗的组织工程产品的开发，具有重要的科学意义和应用价值。

促进血管新生的水凝胶已成为再生医学和生物材料学领域关注的研究热点。基于本课题组天然多糖复合支架材料和内皮细胞钙粘素、血管内皮细胞生长因子融合蛋白的研究基础，本项目通过以双端巯基化基质金属蛋白酶（MMPs）响应性断裂多肽交联hVE-cad-Fc/VEGF-Fc/RGD功能化透明质酸丙烯酰肼化物，成功构建并优化了具有MMPs响应性降解性能、融合蛋白/多肽联合功能化的天然多糖透明质酸水凝胶；同时,还成功研制了hVE-cad-Fc/VEGF-Fc/RGD改性的树枝状聚合物交联巯基化透明质酸水凝胶。进一步研究了水凝胶物理、化学特性及其体内外对血管内皮细胞及人源间充质干细胞的黏附、增殖、迁移、分化及血管新生的影响，结果显示：通过水凝胶骨架中化学键合特异性多肽可以显著提高水凝胶中hVE-cad-Fc的稳定性；水凝胶改性没有显著改变水凝胶的溶胀性、流变性及其孔隙率等理化性质；改性水凝胶成功用于HUVEC体外培养，显著促进HUVEC黏附、增殖、伸展及迁移，快速促进水凝胶表面及内部的毛细血管网状结构形成；揭示了hVE-cad-Fc/RGD联合改性水凝胶通过激活VE-cadherin/PI3K/AKT/P-YAP及P-VEGFR2信号通路，促进了hMSC向血管内皮细胞的分化，显著上调VEGFR2、CD31、eNOS基因及蛋白的表达，增强其LDL吞噬功能，促进血管的快速新生与功能稳定。该研究成果完善了生物材料生物功能化设计与制作理论，并对推动用于生物医学基础研究和再生医学临床治疗的组织工程产品的开发，具有重要的科学意义和应用价值。