动态结合EGCG可注射双交联水凝胶的构建与性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luckkycaroll
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氧化应激和炎症与许多慢性疾病有关,如糖尿病和糖尿病并发症、高血压和心血管疾病、神经退行性疾病、骨关节炎和椎间盘退行性疾病。大量研究证明了多酚在这些疾病中的治疗作用及其背后的分子机制。多酚是一类由两个或多个酚结构单元组成的化合物,广泛分布于植物和海洋生物中。它们表现出强大的抗氧化、抗炎、抗菌和生物粘附特性。此外,多酚还可用作天然和生物相容的交联剂,以增强支架的机械性能。鉴于这些优点,多酚在组织工程领域备受关注,并且组织工程支架为多酚的递送提供了一种有效的方式。在组织工程中使用的众多材料类别中,可注射水凝胶已成为最突出和用途最广泛的材料之一。因此,本论文制备了动态结合表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)的可注射双交联水凝胶,并探究其作为髓核组织工程支架的可行性。首先,我们制备了苯硼酸和双键改性的透明质酸、双键改性的明胶。将EGCG与前两者简单共混即可在生理条件下形成基于苯硼酸酯(硼酸-二醇)动态共价键的多功能单交联水凝胶,随后通过光交联引发自由基聚合得到双交联水凝胶。本研究对制备的HA/Gel@EGCG单交联水凝胶和双交联水凝胶的性能进行了表征,结果表明:HA/Gel@EGCG单交联水凝胶具有良好的可注射、自愈合和形状适应性,注射到缺损部位可以匹配不同形状的组织缺损。EGCG的引入赋予HA/Gel@EGCG双交联水凝胶更强的粘附性能,有利于与原位组织整合避免异位。HA/Gel@EGCG2双交联水凝胶与报道的人类髓核无侧限压缩线性区域模量相近,并且能够抵抗循环载荷以模拟长期受到力学刺激的髓核组织;具有较低的平衡溶胀率,可以避免过度溶胀增加局部压力造成的伤害。HA/Gel@EGCG双交联水凝胶具有p H响应性,在酸性p H下加速释放EGCG,能够响应退变髓核组织的酸性环境。HA/Gel@EGCG2双交联水凝胶具有良好的自由基清除能力,对于DPPH自由基半小时可清除81.9%,对于PTIO自由基4小时可清除71.8%。并且高EGCG含量的HA/Gel@EGCG2水凝胶各方面性能都要优于低EGCG含量的HA/Gel@EGCG1水凝胶。随后,探究了水凝胶对人髓核细胞的影响。通过CCK-8细胞增殖检测和活/死染色验证了HA/Gel@EGCG2水凝胶具有良好的细胞相容性,种在水凝胶上的细胞能够正常增殖并铺展;通过DCFH-DA染色验证了HA/Gel@EGCG2水凝胶能够有效清除细胞内ROS;通过活/死染色验证了HA/Gel@EGCG2水凝胶能够保护细胞在氧化应激环境下的活性;通过RT-PCR验证了HA/Gel@EGCG2水凝胶能够阻止IL-1β诱导细胞中的促炎信号传导和基质分解代谢。总的来说,HA/Gel@EGCG2水凝胶具有良好的细胞相容性并能够有效发挥抗氧化抗炎作用,这主要是基于EGCG的生物活性。最后,制备了一种基于EGCG的纳米粒子,纳米粒子具有规整的形貌和良好的分散稳定性。以EGCG-NPs的形式提高了EGCG在体系中的负载量,并能够形成可注射单交联水凝胶,解决了EGCG在此体系中的负载量受苯硼酸含量限制的问题。并探究了EGCG-NPs在重新组装过程中对二甲双胍的负载,有望用于糖尿病患者的退行性疾病治疗。综上所述,本论文以苯硼酸和双键改性的透明质酸、双键改性的明胶作为基础材料,EGCG作为功能性药物,基于苯硼酸酯动态共价键的设计赋予水凝胶多功能性,并通过双交联的形式提高水凝胶的机械性能和稳定性。这些水凝胶可作为髓核组织工程支架用于退变髓核的治疗。
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