温敏性壳聚糖水凝胶携带iPS细胞治疗心梗及其机制研究

缺血性心脏疾病严重威胁人类的健康。可注射性心肌组织工程研究有望为心脏疾病的治疗提供新的技术与手段。在前期研究中，我们发现以温敏性壳聚糖水凝胶为载体携带胚胎干细胞或生长因子心梗部位移植后能明显改善心梗微环境及心梗大鼠心脏功能，然而其中的机制尚未明确。本项目拟在利用温敏性壳聚糖水凝胶携带诱导多能干细胞（iPS）移植修复小鼠心梗研究的基础上，针对壳聚糖水凝胶在心梗部位的抗氧化作用及其对移植细胞起保护作用的分子机制展开深入研究；与此同时，通过对单纯材料和/或细胞心梗注射移植后，心脏样本中一系列心梗后应激表达的信号分子与生长因子进行检测与分析，探讨壳聚糖水凝胶对其功能保持与缓释作用，阐明其促进心肌修复的机制。本研究对研制具有心梗微环境调控作用的壳聚糖基生物材料具有重要的价值与作用，并可为可注射性心肌组织工程策略治疗心梗奠定材料学和干细胞体内调控相关研究基础，从加快可注射性心肌组织工程产品的研制步伐。

本项目针对温敏性壳聚糖水凝胶携带各类干细胞治疗心梗及其机制开展一系列实验研究，围绕研究计划，在支架材料研制与筛选、种子细胞、干细胞与生物材料体外相互作用、壳聚糖水凝胶与OPF水凝胶支架材料携带各类干细胞及生长因子心梗移植修复、心梗微环境调控机制、文章发表以及专利申请等方面开展了大量工作。各项研究工作进展顺利，已按合同规定内容超额完成了各项计划指标。. 本项目针对壳聚糖水凝胶在心梗部位的抗氧化作用与其改善移植细胞存活的机制进行了深入探索。研究发现壳聚糖降水凝胶可通过其降解产物发挥的抗氧化作用，减弱活性氧造成的细胞黏附分子的损伤，从而促进细胞的黏附，减少移植细胞的失巢凋亡。体内研究进一步证实壳聚糖水凝胶能够通过减少心梗环境下的活性氧改善心梗微环境，并提高移植细胞的存活及其修复效果，上述研究为壳聚糖水凝胶的未来心梗治疗应用奠定了理论基础，对于研制具有心梗微环境调控作用的新型生物医用材料亦具有重要的指导意义. 此外，我们还系统开展了壳聚糖水凝胶携带BADSCs心梗移植与修复研究。研究发现壳聚糖水凝胶的降解产物可提高BADSCs细胞外基质I型胶原的分泌水平从而促进BADSCs的心肌分化作用，而在培养过程中添加胶原合成抑制剂，则显著降低BADSCs的心肌分化。在此基础上，以壳聚糖水凝胶携带BADSCs（RFP/Flu标记）心梗移植，发现与单纯BADSCs移植组相比，壳聚糖水凝胶携带BADSCs移植组的心脏中具有更多的再心肌组织，且形成广泛的Cx43连接，修复效果更佳。上述研究为利用基于壳聚糖水凝胶与BADSCs的可注射心肌进行心梗组织修复提供了重要的科学依据. 本项目在研期间共发表SCI论文6篇，其中，Biomaterials（IF：8.312）2篇， JCMM（IF:3.698）2篇，Plos one（IF：3.534）2篇，影响因子总计31.088；获得国家发明专利1项。