超分子水凝胶的力学性能和纤连蛋白的协同在逆转肝纤维化过程中的作用机制研究

During the therapy of liver fibrosis, a key issue is how to recover actived hepatic stellate cells (HSC) to quiescent ones, and inhibit to secrete extracellular matrix (ECM). In order to explore its mechanism, in this project fibronectin that can inhibit liver fibrosis will be modified on the chitosan chains, and subsequently corresponding supramolecular hydrogel is construced and used as a model. The supramolecular assembling process is regulated by metal ions and pH value. During the transition of sol-gel, the synergy of mechanical property and fibronectin releasing is realized. Based on these results the researches on the biological behaviors of HSC (such as adhesion, growth, activation and apoptosis) are carried out. The rule of HSC activation is explored based on the changing of mechanical property and releasing of fibronectin. Moreover the possibility of recovering actived HSC to quiescent one is also evaluated. This project will try to offer possible research model and new insight for curing liver fibrosis.

如何使肝星状细胞从活化状态恢复到正常静止态，抑制其大量分泌细胞外基质是肝纤维化治疗过程中面临的一个关键问题。为了探索其作用机制，本申请将对肝纤维化有抑制作用的纤连蛋白修饰到壳聚糖聚合物侧链上并形成超分子水凝胶，以此为模型，通过金属离子或pH的调控，对该超分子水凝胶的组装过程实现调控，在水凝胶发生溶胶-凝胶可逆转换的过程中，实现对材料力学性能和纤连蛋白释放的协同控制。在此基础上开展肝星状细胞粘附、生长、活化和凋亡等生理活动的研究，探索材料力学性能的变化和纤连蛋白的释放对肝星状细胞活化机制的影响规律，以及恢复到正常静止态的可行性，为肝纤维化的治疗尝试提供可行的研究模型和新的思路。

为了探索肝纤维化过程中肝星型细胞从活化状态恢复到正常静止态的作用机制，我们在本项目资助下开展了纤连蛋白功能化的壳聚糖超分子水凝胶的合成及力学性质研究工作，以此为模型，通过金属离子Fe3+和Zn2+的处理实现对该超分子水凝胶的解组装和组装过程调控，在水凝胶发生凝胶-溶胶可逆转换的过程中实现对材料力学性能控制。水凝胶在离子调控组装前后储能模量由0.5kPa上升到1.6kPa，再次解组装后储能模量下降0.9kPa，符合肝星型细胞静止与活化转换所需的强度的力学条件。在此基础上开展肝星型LX2细胞粘附、生长、活化和凋亡等生理活动的研究，发现铁离子处理后的水凝胶抑制LX2细胞的纤维化，而锌离子处理后的水凝胶促进LX2细胞的纤维化。本项目探索了水凝胶力学性能变化对肝星状细胞活化机制的影响规律，以及恢复到正常静止态的可行性，为肝纤维化的治疗尝试提供可行的研究模型。另外，在离子触发壳聚糖水凝胶发生力学改变的同时，该功能水凝胶能够发生部分的凝胶-溶胶转变，从而展现出活性生物润滑的功能。由此我们进一步拓展触发条件，实现了剪切力和光响应超分子半转换水凝胶体系的建立，实现材料的力学和润滑性能的双重调控。