改构昆布多糖的长效抗感染活性及其在组织再生支架中的应用

寻找具有在位、长效抗感染功能的支架材料，达到在体外组织培养或体内组织/器官再生过程中不依赖周期性供给（包括缓释剂型）抗生素或抗病毒药剂的目的，是组织工程和再生医学研究领域未来的热点之一。本项目在弄清改构昆布多糖的抗菌、抗病毒活性机制基础上，以琼脂糖-g-透明质酸（HA）共聚物为主要成分,与改构昆布多糖复合成多孔海绵状支架，在不施用抗生素的情况下，通过体外细胞培养、在体再生修复兔缺损皮肤检验所设计支架材料的长效、在位抗菌、抗病毒活性。获得昆布多糖的抗感染构效关系，为寻找新型抗感染途径，以及设计新型功能性组织再生支架的研究提供新思路，具有重大科学意义；同时也为困扰植（介）入人体医疗器械或材料的抗感染提供新方法，在临床上具有巨大实用价值。

具有长效抗感染功能的支架材料的获得，使体外组织培养或体内组织/器官再生过程中不依赖周期性供给抗生素或抗病毒药剂成为可能，这是组织工程和再生医学研究领域的热点之一。而选择具有药物功能的生物大分子，在成本可承受的情况下，进行适当改构作为新型生物材料的备选材料，将会开辟一类具有药用活性和生物医用双重价值的材料。本研究以新型海洋多功能生物大分子昆布多糖的关键成分β（1,3）D-葡聚糖为研究对象，主要通过在其糖环2号位羟基（占69%）的疏水改性，得到从微溶到可不溶于水的系列改构葡聚糖，使其在支架中能长效缓释（14天以上），并维持了葡聚糖促进巨噬细胞的细菌吞噬作用和细胞表面抗体屏蔽活性功能。通过体外改构葡聚糖的缓释行为，刺激RAW264.7细胞和小鼠腹腔巨噬细胞的免疫活性研究，革兰氏阴性和阳性菌为模型的抑菌圈试验和绿猴肾细胞为模型的抗病毒试验，证实能在低剂量（0.1-0.2%）维持抗菌、抗病毒效果。初步证明改构昆布多糖的抗菌和抗病毒机制是源于激活免疫细胞活性，促进对外来细菌的吞噬；同时屏蔽病毒进入体细胞的膜蛋白介导信号通道。在以改构葡聚糖与琼脂糖醋酸酯电纺布或琼脂糖-透明质酸共聚物组成的支架中进行巨噬细胞-成纤维细胞共培养，发现有明显促进成纤维细胞增殖的作用，同时通过PCR和WESTERN BLOTTING也证实在含改构葡聚糖的作用下，成纤维细胞有明显的III型胶原mRNA和蛋白的表达行为。以琼脂糖醋酸酯电纺布及其琼脂糖-透明质酸（HA）共聚物为主要成分,与改构昆布多糖复合成多孔海绵状支架，在不施用抗生素的情况下，通过体外细胞培养、在体再生修复鼠、兔缺损皮肤检验所设计支架材料的长效、在位抗菌活性。发现修复区无感染现象，并能在2-4周内完成伤口的愈合；HE染色以及WESTERN BLOTTING实验证实修复区皮肤组织织构完整，III型胶原表达含量与正常皮肤组织含量接近（15%），达到了预期目标。该研究弄清改构昆布多糖的抗感染构效关系，为寻找新型抗感染途径，以及设计新型功能性组织再生支架的研究提供新思路，具有重大科学意义；同时也为困扰植（介）入人体医疗器械或材料的抗感染提供新方法，在临床上具有实用价值。