还原型人发角蛋白（kerateine)-丝素蛋白复合材料结合自体供氧技术构建组织工程尿道的实验研究

尿道疾病的修复重建是目前泌尿系统组织工程研究中最有应用前景的领域之一。虽然种子细胞和支架材料复合制备的组织工程黏膜已经在尿道重建的动物、乃至临床研究中获得了一定的成功，但现有天然支架力学强度不足和人工合成支架制备繁琐的固有缺陷，限制了该项技术向临床应用的进一步推广。同时复合材料回植入体内后的血管化进程也未能够得到有效保障，可直接导致术后回植材料的坏死，乃至狭窄的复发。针对上述两点问题，本项目拟从人毛发以及蚕丝中提取相关特殊蛋白质（kerateine、丝素蛋白），复合构建出一种新型的纯蛋白支架材料，以期在生物及相关理化各项特性上超越现有各类天然及合成支架。同时在此基础上结合自体供氧技术，使最终获得的支架由内而外持续且恒定释放氧气。从而保证复合支架上的种子细胞的生长，回植入体内后复合材料的存活，最终提高组织工程尿道修复重建成功率，减少术后狭窄复发等相关并发症的发生，为尿道修复重建提供新的思路。

在本项目的研究中，我们首先改良了还原性人发角蛋白和丝素蛋白的提取工艺，使得所提取蛋白的生物毒性较原先大大降低，同时所获得的蛋白溶液的浓度更高从而适合后续的材料构建。在材料构建方面，本研究探讨了人发角蛋白和丝素蛋白混合溶液的最佳配比以使所构建支架材料的力学特性得以优化。同时在蛋白溶液中我们还加入了特定比例明胶，使最终构建材料的力学特性有显著提升。通过相关红外光谱分析以及激光共聚焦显微镜的检测，明确了明胶在增强力学特性方面的作用机制。在此基础上，我们进一步在优化的蛋白材料中加入了产氧材料-过氧化钙，并明确了过氧化钙在材料中的最佳的浓度，从而使得最终成型的支架材料可在体外稳定且高效的释放氧气达两周以上。力学及红外光谱分析均显示该材料保留了原有各组份的物理特性。生物相容性及降解特性实验也证实该材料可与机体有较好的生物相容性，也可以在体内按照理想速度降解后。同时我们还发现该类材料在体外有一定的抗菌能力，因而可以保证材料在植入尿道后的存活状态。并提示了超氧化物在组织工程方面有助于材料存活的新概念。另一方面，我们在纯化了上皮细胞和平滑肌细胞的基础上，比较了现有多种静态和动态细胞-支架复合技术，并制备了新型的复合装置，最终筛选出可供后续细胞-材料立体构建的理想模式。在上述工作的支持下，我们将复合细胞的复合材料对兔尿道缺损模型进行了修补，同时采用了无细胞非产氧材料进行修复对照，结果显示复合细胞的产氧支架在修复尿道缺损过程中拥有较高的成活率，相关尿道皮肤瘘的发生率要较单纯无氧支架材料组显著降低。而在组织学上更可以见到产氧组修复段组织结构更接近于正常尿道组织。该研究也为尿道组织工程修复重建提供了新的思路。至目前为止，本项目研究已发表相关SCI 2篇，另有2篇SCI审稿中，中文核心期刊论文2篇，授权1项实用新型发明专利，申请三项发明专利并已初审通。