旋转培养制备内皮细胞种植血管内支架的初步研究

论文摘要

自从PTCA术出现之后,血管支架在治疗梗塞性冠状动脉疾病方面,一直是主要的发展方向之一。其中,细胞种植支架的开发逐渐成为近年来的研究热点。它将支架作为细胞载体,通过在支架表面喷涂上一层介质,将基因修饰的细胞种植上支架表面后,植入体内,以达到细胞接种的目的,从而可以治疗动脉粥样硬化中受损内皮等。目前,国内外尚未有细胞支架上市,而前期研究暴露出了现有细胞种植支架的不足。鉴于细胞种植支架针对动脉粥样硬化的诸多优点,国内市场的巨大需求和国外产品的垄断,开发具备自主知识产权,价廉物美的细胞种植支架具有重要意义。细胞种植支架的开发要求在血管支架、支架涂层、血管内皮细胞和血管壁之间建立起和谐互利的关系,这就需要多学科的交叉来解决细胞种植支架开发过程中碰到的种种问题。目前,国内外支架开发过程存在的问题主要有:制备周期长;细胞与血管支架的粘附不均一、粘附数量不足,粘附不牢固等等。本文自主设计并研发了旋转培养装置,以明胶作为支架涂层,选用血管内皮细胞ECV304,利用旋转培养的原理制备细胞种植支架,并将旋转培养内皮细胞和正常内皮细胞在NO表达量和细胞周期上做了比较。首先,根据旋转培养的原理,在借鉴了国内外研究的基础上,设计并实现了自动化的旋转培养实验装置。该实验装置主要包括旋转培养管、支柱、电动机、减速器、连杆和转盘。旋转培养管提供血管内皮细胞与血管支架接触的空间;支柱用于连接血管支架;电动机用于提供电子驱动力;减速器用于降低电动机转速,提供旋转培养细胞的低转速;连杆连接了转盘和减速器;而转盘则带动旋转管进行转动。然后,对旋转培养法制备细胞种植支架进行了工艺研究,在将明胶通过超声雾化的方法喷涂上支架后,由旋转培养装置进行旋转培养。考虑到影响细胞粘附的因素,包括旋转速率,旋转时间,细胞悬液密度和旋转次数,通过细胞计数确定了最佳的旋转培养条件;并对支架表面形貌使用了光学显微镜和扫描电镜进行观察,确认细胞种植到支架表面的效果最好。最后,在制备细胞种植支架的基础上,还对经过旋转培养的血管内皮细胞ECV304和正常的细胞在NO表达量和细胞周期两方面进行了比较,评价了旋转培养条件对细胞的影响。实验结果表明,使用自主设计并实现的旋转培养装置,根据一定的工艺流程所制备的细胞种植支架,其表面形貌良好,细胞粘附数量多,均匀且粘附牢固;并计算出了该旋转培养装置进行细胞种植支架制备的最佳条件为0.4rpm,6h,1×10~6 cells/ml,初步满足支架植入体内的要求。经过旋转培养的细胞,其NO表达量相对于正常贴壁培养细胞,在24h后有明显的增加,而细胞周期则无显著变化,说明旋转培养后的细胞可用于抗动脉粥样硬化治疗。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究意义、研究内容和创新点
• 1.3.1 本文研究的意义
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 1.3.3 本文的创新点
• 2 旋转培养装置的设计
• 2.1 制备方法选择的依据
• 2.2 旋转培养装置的原理
• 2.2.1 旋转培养的原理及应用
• 2.2.2 旋转培养装置系统结构
• 2.3 小结与讨论
• 3 旋转培养条件的优化
• 3.1 引言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 材料
• 3.2.2 方法
• 3.3 结果
• 3.3.1 数值模拟
• 3.3.2 旋转培养条件优化
• 3.3.3 对照实验结果
• 3.4 讨论
• 4 旋转培养对内皮细胞NO 表达量和细胞周期的影响
• 4.1 引言
• 4.2 材料和方法
• 4.2.1 材料
• 4.2.2 方法
• 4.3 结果
• 4.3.1 旋转培养对细胞NO 表达量的影响
• 4.3.2 旋转培养对细胞周期的影响
• 4.4 讨论
• 5 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 后续研究工作的展望
• 5.2.1 旋转培养装置的改进与制备工艺的优化
• 5.2.2 材料的选择与优化
• 5.2.3 安全有效性
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文和专利目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目