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2022年9月18日21:464-482。
doi:10.1016/j.bioactmat.2022.08.018。 电子收款2023年3月。

免疫调节混合微纳米纤维支架增强血管再生

附属公司

免疫调节混合微纳米纤维支架增强血管再生

刘思阳(Siyang Liu)等。 生物活性物质

摘要

合成聚合物材料的惰性和再加工脱细胞细胞外基质(dECM)的机械强度不足限制了它们对组织再生的促进作用。在这里,我们通过共静电纺丝制备了一种由PCL微纤维和人胎盘细胞外基质(pECM)纳米纤维组成的混合支架,该支架接枝了肝素并进一步被IL-4吸收。血液相容性改善的混合支架首先将巨噬细胞转换为抗炎表型(增加18.1%),然后促进迁移、NO生成、内皮细胞(EC)的管状形成、血管平滑肌细胞(VSMC)的迁移和成熟以及ECM沉积在体外体内12周时,内皮细胞覆盖率增加了8.6%,平滑肌层厚度是PCL移植物的1.8倍。我们的研究实现了合成聚合物材料和dECM材料的互补优势,为小直径血管移植物的设计和构建开辟了诱人的前景以及用于其他组织再生的免疫调节材料。

关键词:混合脚手架;免疫调节;PCL超细纤维;胎盘ECM纳米纤维;血管再生。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在竞争利益的经济利益/个人关系:朱美峰报告称,财政支持由10.13039/501100001809中国国家自然科学基金会提供。孔德玲报道,财政支持由10.13039/501100001809国家自然科学基金提供。董贤浩表示,国家自然科学基金和中国博士后科学基金提供了资金支持。

数字

图片1
图形摘要
图1
图1
生物活性混杂支架的制备与表征。A) 人胎盘组织脱细胞前后的代表性立体图像、SEM和DAPI染色图像。B) SDS-PAGE显示从pECM和epECM中提取的总蛋白。C) pECM和epECM中参与血管生成、免疫调节和组织重塑的蛋白质热图。D) 通过共同静电纺丝制备混合血管移植物的过程示意图。E) pECM、epECM、PCL和PCL-epECM支架的FTIR光谱。F) PCL和PCL-epECM膜和管状支架的共焦图像和SEM图像。G) PCL和PCL-epECM支架的TGA曲线。H)体外PCL支架和PCL-epECM支架的降解。一) 混合脚手架主动改造过程示意图。J) 不同移植物的典型应力-应变曲线。K-M)不同移植物的最大断裂应力和应变以及弹性模量。N) PCL和PCL-epECM/H支架的甲苯胺蓝染色图像和肝素负荷统计。O)体外IL-4在PCL-epECM/H-IL-4支架上的释放动力学。比例尺:A)第一列,5mm;第二柱和第三柱,50μm柱。F) 第一柱,50μm;第二柱和第四柱,30μm;第三根柱,300μm。
图2
图2
PCL、PCL-epECM/H和PCL-epECM/H-IL-4血管移植物的血液相容性评估。A) AV分流过程示意图和AV分流后不同血管移植物的亮场照片。B) 不同移植物管腔表面的立体显微镜图像。C) 不同移植物管腔表面的SEM图像。D) 甲基帕克林染色显示不同移植物的管腔上有血小板粘附。E) 粘附血小板的数量。F–I)不同移植物的FIB、APTT、TT、PT定量。比例尺:B)2 mm,C)10μm,D)50μm。
图3
图3
PCL、PCL-epECM和PCL-epECM/H-IL-4支架上巨噬细胞的极化。A) CD206的流式细胞术分析+巨噬细胞在不同支架上1天。B) 在不同支架上培养1天和3天的非极化巨噬细胞(CD68,绿色)和抗炎巨噬细胞(CD206,红色)的双重免疫荧光染色图像。细胞核DAPI染色(蓝色)。C) CD206和CD68阳性细胞在不同支架上培养1天和3天时的比率。D) 扫描电镜显示巨噬细胞在不同支架上培养1天和3天时的形态。E) 第1天和第3天巨噬细胞在不同支架中的伸长因子。F、 G)在不同支架上培养1天和3天的巨噬细胞上清液中炎性细胞因子的浓度。比例尺:B)50μm,D)5μm。
图4
图4
极化巨噬细胞对RAEC迁移、NO生成和管形成的影响在体外.A)由在不同支架上培养的巨噬细胞介导的RAECs迁移的共培养实验的示意图。B、 C)不同支架上培养的巨噬细胞在0小时、10小时和20小时介导的RAEC划痕迁移实验的代表性图像和相应定量分析。D) 不同支架上培养的巨噬细胞介导的RAEC产生NO的共培养实验示意图。E、 F)使用DAF-FM探针(绿色)在第3天检测到由培养在不同支架上的巨噬细胞介导的RAEC中典型的免疫荧光图像和相应的NO生成相对定量。细胞核DAPI染色(蓝色)。G) 极化巨噬细胞在不同支架上刺激RAEC管形成的示意图。H) 4小时后,从不同支架上培养的巨噬细胞收集条件培养液,刺激RAEC形成管状结构的F-actin免疫染色图像和亮场图像。I-L)RAEC与巨噬细胞条件培养基孵育4 h后的节点数、网格数、连接数和分支长度的定量统计。比例尺:B)100μm,E)20μm,H)100μm。
图5
图5
极化巨噬细胞对VSMC迁移和成熟的影响在体外.A)不同支架上培养的巨噬细胞介导的VSMC迁移共培养实验示意图。B、 C)24小时不同支架上巨噬细胞影响迁移VSMC的代表性图像和相应定量分析。D) 不同支架上培养的巨噬细胞介导的VSMC成熟的共培养实验示意图。E) 不同支架培养7天后,VSMC中α-SMA蛋白(绿色)和Calponin蛋白(红色)的双重免疫荧光染色图像。细胞核DAPI染色(蓝色)。F、 G)不同支架上血管平滑肌细胞中α-SMA和Calponin的荧光强度。比例尺:B)100μm,E)50μm。
图6
图6
巨噬细胞在不同移植物中的浸润和极化体内.A-D)非极化巨噬细胞(CD68,绿色)、促炎性巨噬细胞(TNF-α,红色;iNOS,红色)、抗炎性巨噬细胞(CD206,红色)的代表性免疫荧光图像。细胞核DAPI染色(蓝色)。E-H)CD68数量的量化+细胞,TNF-α+细胞,iNOS+细胞和CD206+细胞。一) 植入后1周、2周、4周和12周的抗炎/促炎巨噬细胞比率。比例尺:50μm。
图7
图7
植入期间不同移植物上的内皮化和毛细血管形成。A、 C)4周和12周时不同血管移植物管腔表面的SEM图像。红色、蓝色和绿色方框分别表示血管移植物的中间、四分之一和吻合部分的放大视图。B、 D)4周和12周时不同血管移植物纵切面vWF(红色)染色的免疫荧光图像。橙色方框表示移植物壁的放大视图。细胞核DAPI染色(蓝色)。E) 不同血管移植物植入后4周和12周的vWF+细胞覆盖率。G) 植入后4周和12周,不同移植壁内的毛细血管数量不同。比例尺:A、C)2 mm,放大100μm。B、 D)500μm,放大100μm。
图8
图8
不同血管移植物中VSMC的再生体内植入后1~12周。A-D)移植物横截面的α-SMA(绿色)、Calponion(红色)、MYH(绿色)和Ki67(红色)的代表性免疫荧光图像。细胞核DAPI染色(蓝色)。E、 G,H)不同移植物中α-SMA、Calponion和MYH的荧光强度。F) 分别于4周和12周测定不同移植体平滑肌层厚度。一) 不同移植物中Ki67和α-SMA双阳性细胞的数量。比例尺:100μm。
图9
图9
植入12周后不同血管移植物内ECM的沉积和组织。A) ECM的H&E染色横截面显微图像,胶原蛋白的Masson三色和Sirius红,I型胶原蛋白(红色)和III型胶原蛋白的免疫荧光染色,弹性蛋白的Verhoeff’s和免疫荧光染色以及GAG的番红O。B-E)胶原蛋白Ⅰ、胶原蛋白Ⅲ、弹性蛋白和GAG表达的相对定量。比例尺:100μm。

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