表面梯度化材料对内皮细胞黏附和迁移影响的研究

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1、摘要为探讨表面梯度化材料对内皮细胞的黏附与迁移行为的影响，我们通过不同方式体外构建材料表面I型胶原蛋白梯度(蛋白密度梯度和图案化不同曲率和弧度梯度的蛋白基底)，来研究内皮细胞在梯度表面的黏附状态和运动趋化性。实验一通过连续碱水解聚乳酸膜制备形成羧基密度，并共价偶联胶原蛋白形成相应的蛋白密度梯度。接触角测量仪和激光扫描共聚焦显微镜分别表征了-COOH密度梯度和胶原蛋白密度梯度，通过荧光显微镜可观测到明显的胶原蛋白梯度，以上结果证实了聚乳酸薄膜上通过连续碱水解方法制备胶原蛋白梯度的可行性。在低密度和中间密度的胶原蛋白梯度区

2、域培养的内皮细胞表现出较强的沿着梯度方向的运动性（净迁移，趋化指数，迁移率和细胞轨迹证实），然而，内皮细胞在高浓度蛋白密度区域的运动与胶原蛋白梯度反向。结果表明，细胞运动受胶原蛋白梯度趋向，但必须是适宜的利于细胞黏附的蛋白密度。实验二基于仿生学原理，根据人体内不同种类和不同口径（从最细小的毛细血管到大动脉）的血管厚度和弯曲度不同设计出一系列弧度梯度（20µm,60µm,100µm弧度宽度），并运用微接触印刷技术制备出不同曲率半径的胶原蛋白基底，扫描电子显微镜和光学显微镜检验PDMS印章表面平整度，激光共聚焦显微镜检验基

3、底蛋白黏附情况和均匀度，细胞骨架蛋白肌动蛋白和粘着斑蛋白染色观测细胞粘附状态，活细胞工作站对细胞6h运动情况进行录像，运用相关软件测定20，60，100µm弧度宽度梯度之间或自身不同曲率半径之间的细胞迁移速度和细胞迁移总位移与净位移比值。结果表明细胞的黏附状态与弧度宽度成正比；设计的曲率半径越小，迁移速度越快，运动性越强；在不同弧度宽度的材料表面细胞运动能力如下：100µm＞20µm＞60µm。本研究分析了内皮细胞在不同形式的胶原蛋白梯度上的一系列运动迁移参数，获得了内皮细胞黏附、运动迁移的最适宜的蛋白梯度基底，为进一

4、步研究内皮细胞化学诱导运动性提供依据，为植入体在植入宿主后的微循环血管新生中的脉管重塑和血管再生提供新的思路，为组织工程血管支架材料的内皮化提供理论依据。关键词：碱水解，微接触印刷，梯度，内皮细胞，迁移IV英文摘要ABSTRACTToinvestigatetheeffectofsurfacegradientbiomaterialsonendothelialcellsadhesionandmotility,wedevelopedtwonovelapproachsforthefabricationoftypeIcollag

5、engradient(collagendensitygradientandthegradientofmicro-radianwidthwithvariouscurvatures)ontosubstrateinthisstudy.ThefirstexperimentinvolvedsequentialalkalihydrolysisofPDLLAfilmstoproduce–COOHdensitygradientalongsubstrates,followedbycovalentlyimmobilizingcollage

6、nontohydrolyzedPDLLAfilms.Thistreatmentresultedinasurface-densitygradientofcollagenontoPDLLAsurfaces.Contactanglemeasurementandconfocallaserscanningmicroscopywereemployedtocharacterizethe–COOHgradientandcollagengradient,respectively.ThecollagengradientontoPDLLAf

7、ilmswasclearlyvisiblebyfluorescencemicroscopyobservation.AllresultsconfirmedthefeasibilityofthefabricationofcollagengradientontoPDLLAfilmsviaalkalihydrolysisapproach.Endothelialcellsculturedonthelowsurface-densityandmoderatesurface-densityofcollagengradientareas

8、displayedastrongmotility(netdisplacement,chemotacticindex,andmigrationrate,celltrajectories)tendencyinparalleltothegradient.However,endothelialcellsgrownonthehighsurf