仿生尿道微纳结构的细菌纤维素/丝素蛋白支架构建及其在尿道修复中的研究

The concept of applying tissue engineering technology to repair the urethral stricture has begun to gradually replace the traditional method of autologous tissue repair urethra. This study start from physiological regeneration of urethra, serve the biological material research hot spots - bacterial cellulose and silk fibroin as a starting point, and explore the mechanism of multi-dimensional modification in those compound biomaterial. In the two dimensional surface, some specific graphies will be constructed, and the three dimensional parameters will also be modified, such as fibre thickness, fibre orientation, pore size and pore-pore connection rate. We hope that the final material can have specially characters, such as fast epithelization, effective cavernostion, fully vascularization and biological.Through combining adult cells with biomaterial, we want to explore urethral repair mechanisms in the process of reconstruction in animal models and make the final perfect material widely used in clinical, which would be benefit for more patients.

复杂性尿道狭窄是泌尿外科中的常见且较难处理的疾病，其发病率在我国逐年上升。应用组织工程技术修复尿道狭窄已有望逐步取代传统采用自体组织修复尿道的方法。本研究以仿生尿道微米/纳米结构为目标，从尿道生理性修复的关键点出发，将细菌纤维素有效与丝素蛋白组分整合，构建细菌纤维素-丝素蛋白复合仿生材料，探索复合材料空间微纳结构对细胞以及组织再生的机制。其中不仅调控材料二维平面微结构，同时也对材料在微纳尺度结构上的纤维粗细、纤维走向、孔径大小、孔-孔连接率等参数进行优化，使复合材料在体内外发挥快速上皮化、有效海绵体化、充分血管化的多种作用。通过将双层仿生材料与多种种子细胞的有效结合，在动物模型应用中探究该类材料单独或结合种子细胞之后在尿道修复重建过程中的作用机制和效果，以期使最终制备的材料能够广泛应用于临床，为尿道狭窄的治疗提供新思路与方法。

近几年尿道组织工程逐渐兴起，将支架或者支架与细胞的复合物植入体内进行修复。其中支架材料在组织工程尿道中发挥至关重要的作用，支架的功能是模拟天然尿道组织，为自体或种子细胞提供生长空间并且促进新生组织生成。基于天然尿道组织含有内源性生长因子的启发，通过BC和膀胱脱细胞基质（Bladder acellular matrix, BAM）设计制备了以脱细胞基质来源VEGF修饰的仿生BC/BAM组织工程尿道支架材料。该支架材料兼具微米级多孔结构和纳米级纤维，与天然尿道组织结构类似，支架中VEGF含量为457.9pg/g。结果表明，BC/BAM支架显著提高细胞增殖、促进细胞迁移和体外血管生成。动物实验结果表明，该支架能够有效促进替代组织的血管生成，诱导上皮细胞爬行并覆盖缺损部位，加快修复部位上皮化，成功修复尿道缺损。这些结果表明脱细胞基质来源生长因子修饰的BC/BAM组织工程尿道支架能够实现血管化、上皮化，在尿道修复重建中具有良好的应用前景。