仿生型脱落乳牙干细胞细胞外基质复合神经支架的制备和鉴定

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:thonary09
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目的:设计制备适用于离断型外周神经损伤(peripheral nerve injuries,PNI)治疗的组织工程神经支架是神经再生医学领域的热点问题。细胞外基质(extracellular matrix,ECM)是由细胞分泌到细胞外间质中的大分子物质构成的复杂网架结构,形成细胞生存适宜微环境,在组织发育与再生中发挥关键作用。脱落乳牙干细胞(stem cells from exfoliated deciduous teeth,SHED)来源于胚胎神经嵴组织,与神经组织同源,具有较强成神经类细胞分化的潜能,是神经组织再生领域一种极具应用前景的干细胞源。本课题旨在设计构建SHED细胞聚合体(cell aggregation of stem cells from exfoliated deciduous teeth,SHED-CA)模拟神经内部结构;以静脉外膜模拟神经外膜,脱细胞处理制备仿生型SHED细胞外基质复合神经支架(neural scaffold of extracellular matrix derived from stem cells from exfoliated deciduous teeth,SHEDECMNS),为组织工程神经支架的设计与制备提供新的策略,为SHED-ECMNS应用于PNI再生治疗奠定基础。研究方法:1.酶消化法分离培养原代SHED,成神经、成骨诱导检测多向分化潜能,流式细胞术检测间充质干细胞表面标记物。通过细胞聚合体技术构建管条状SHED-CA,分离提取大鼠股静脉,将SHED-CA与股静脉组装构建SHED细胞聚合体复合神经支架(neural scaffold of cell aggregation of stem cells from exfoliated deciduous teeth,SHED-CANS);使用3%Triton X-100脱细胞处理72 h,制备SHED-ECMNS。2.DAPI染色、DNA琼脂糖凝胶电泳实验评估SHED-ECMNS脱细胞效果。3.H&E染色及扫描电镜观察SHED-ECMNS组织学及显微结构;吸水实验分析SHED-ECMNS孔隙率及吸水率;免疫荧光染色分析SHED-ECMNS蛋白表达;拉伸实验检测SHED-ECMNS抗拉强度。降解实验分析SHED-ECMNS体外降解率;CCK8实验检测SHED-ECMNS体外细胞毒性。实验数据采用SPSS 22.0软件进行统计学分析,两样本均数比较采用LSD-t检验,P<0.05为差异具有统计学意义。结果:1.原代培养SHED贴壁生长,呈梭形成纤维细胞样;成神经诱导后,神经元标记物βIII-Tubulin表达呈阳性;成骨诱导后,茜素红S染色见矿化结节形成;间充质干细胞表面标记物CD73、CD90、CD105阳性表达,造血干细胞表面标记物CD34、CD45阴性表达,符合国际干细胞研究协会制定的干细胞鉴定标准。2.DAPI染色见SHED-ECMNS中无细胞核结构,仅见微弱DAPI阳性染色物质分散于支架内部;DNA琼脂糖凝胶电泳未见SHED-ECMNS明显DNA条带,证实SHED-ECMNS脱细胞成功。3.H&E染色见SHED-ECMNS为内外双层结构,由致密的静脉外膜包裹内部疏松的SHED细胞外基质(extracellular matrix derived from stem cells from exfoliated deciduous teeth,SHED-ECM)结构,内外部结构之间结合紧密,边缘见明显融合;扫描电镜见SHED-ECMNS外表面呈波浪皱折状,内部结构均质,见大量纵向细小孔隙贯穿于ECM纤维结构间;吸水试验显示SHED-ECMNS孔隙率为64.62±4.73%,吸水率为1370.46±72.71%,其吸水率主要由内部SHED-ECM结构提供;免疫荧光染色显示SHED-ECMNS富含ECM蛋白I型胶原(Collagen I)、纤连蛋白(Fibronectin)且阳性表达神经相关蛋白β微管蛋白III(βIII-Tubulin)、巢蛋白(Nestin);拉伸实验显示SHED-ECMNS极限应力(P<0.01)及杨氏模量(P<0.05)强于脱细胞神经(acellular nerve,AN)。SHED-ECMNS体外降解体系p H为7.23-6.58,降解速度缓慢,8 w时最大失重率为42.43%;SHED-ECMNS条件培养基处理组细胞相对增殖率均>70%,表明SHED-ECMNS具有较好的生物相容性。结论:采用SHED-ECM与脱细胞静脉(decellularized vein,d Vein)成功构建仿生型SHED-ECMNS,有效模拟外周神经的天然结构,具有适合外周神经再生的显微结构、吸水性能、蛋白成分及抗拉强度,且体外降解过程中对周围环境及细胞无毒性,为新型的ECM神经支架研发提供实验依据。
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