生物活性玻璃促进创面愈合过程中对细胞-细胞相互作用的影响及分子机制研究

It has been reported that bioglass (BG) can enhance wound healing through its antibacterial ability and stimulation on vascularization of endothelial cells. However, wound healing involves various types of cells and cell-cell interactions play important roles in wound healing. Since our previous results demonstrated that silicate bioactive materials can stimulate tissue regeneration through affecting cell-cell interactions, it is critical to study the effects of BG on cell-cell interactions for elucidating the mechanism of BG stimulating wound healing, which is important for instructing on designing and developing bioactive materials that can actively and initiatively enhance wound healing. Therefore, this project aims to investigate the mechanism through which BG stimulates wound healing by studying the effects of BG on cell-cell interactions between macrophage/endothelial cells, macrophage/fibroblasts and endothelial cells/fibroblasts. More importantly, this project will focus on studying the effects of BG on macrophages and on critical molecules and signaling pathways involved in paracrine effects, gap junction communication and adheren junction communication. In addition, after obtaining the effective ionic products of BG, an in situ cross-linkable and injectable BG/sodium alginate/GDL composite hydrogel system will be designed and prepared. The effects of composition and structure of composite hydrogels on the BG ionic products and wound healing process will be investigated in order to obtain optimized composite hydrogels for enhancing wound healing in clinic applications.

生物活性玻璃 (bioglass, BG) 能通过抗菌作用以及促进内皮细胞血管化而主动促进创面修复。但是，细胞-细胞相互作用在创面修复过程中扮演重要角色，因此BG对单一细胞行为的影响不能完全阐明其促进创面修复的分子机制。鉴于硅酸盐生物材料能通过影响细胞间相互作用进而促进组织再生，研究BG对创面修复过程中细胞间相互交流的影响是阐明其促进创面修复分子机制并指导创面修复材料设计的关键。本项目将通过研究BG对巨噬细胞、内皮细胞以及成纤维细胞相互作用的影响规律阐明其促进创面修复的生物学分子机制，重点研究BG对巨噬细胞行为的调控以及对随后的细胞-细胞相互作用过程中旁分泌效应、间隙连接以及黏着连接的关键分子和信号通道的调控。在BG有效离子产物的指导下，从材料学角度制备含有BG的可注射复合水凝胶，研究其组分和结构对BG离子释放规律及创面修复的影响，获得能促进创面修复并适合临床使用的生物活性材料。

生物活性玻璃 (Bioglass, BG) 能通过抗菌作用以及促进内皮细胞血管化而主动促进创面修复。但是，细胞-细胞相互作用在创面修复过程中扮演重要角色，因此BG对单一细胞行为的影响不能完全阐明其促进创面修复的分子机制。鉴于硅酸盐生物材料能通过影响细胞间相互作用进而促进组织再生，研究BG对创面修复过程中细胞间相互交流的影响是阐明其促进创面修复分子机制并指导创面修复材料设计的关键。本项目研究了BG在创面修复的过程中对巨噬细胞行为的影响，主要包括BG对巨噬细胞/内皮细胞、巨噬细胞/成纤维细胞以及内皮细胞/成纤维细胞相互作用的影响，阐明了BG离子产物以及细胞-细胞相互作用对促进创面修复的生长因子以及细胞外泌体、细胞间隙连接以及黏着连接分子和关键信号通道的影响规律和机制。此外，本研究开发了一系列BG/SA复合水凝胶，明确BG中的关键离子以及有效离子浓度，并通过BG/SA复合水凝胶的组成和结构调控BG离子释放行为，最终获得能促进创面修复的BG/SA复合水凝胶。.在此基础上，本项目还额外开发了含有镁黄长石的可注射海藻酸钠水凝胶材料，通过水凝胶的结构调控镁黄长石的离子释放行为，并且研究了该材料对炎症细胞与内皮细胞以及成骨细胞的相互作用的影响。此外，本项目还从分子生物学角度探讨在硅酸盐陶瓷影响成骨细胞与内皮细胞相互作用过程中，材料对细胞中成骨和成血管关键分子以及相关信号通道状态的影响，阐明硅酸盐陶瓷影响两种细胞间相互作用进而促进成血管和成骨的分子机制，为BG/SA水凝胶在其他组织修复的应用奠定了理论基础。