黄芪甲苷诱导BMSC复合聚乳酸纳米颗粒修饰小肠粘膜下层基质构建生物纳米补片的研究

How to repair abdominal hernia and abdominal wall defection caused by trauma and tumor is usually disturbing surgeon. The material for abdominal reconstruction with excellent stability, biocompatibility, strength and beneficial to tissue regeneration is important to cure the abdominal wall defection. Cell-based tissue engineering may offer an alternative technique for abdominal reconstruction. In this study, we will develope method of multiple emulsion to synthesize polylactic acid nanoparticles (PLA NP) with good biocompatibility. The biological material of small intestinal submucosa (SIS) with three-dimensional ultrastructure will be surface modified by PLA NP. The nano-biological mesh of BMSC-PLA-SIS will be synthesized by Astragaloside IV preconditioned BMSC seeding on SIS modified with PLA NP. We hypothesized that Astragaloside IV preconditioned BMSC would result in stem cell engraftment, survival and proliferation. We also hypothesized that proliferating stem cells on PLA modified SIS would enhance cellular and vascular infiltration from surrounding tissues. In addition, the stem cells coated biomaterial would provide a more functional scaffold that is capable of collagen deposition, neovascularization, and establishment of natural host defenses. The safety, efficiency and superiority of BMSC-PLA-SIS compared to the traditional mesh will be demonstrated by means of three dimensional cultivated BMSC and in vivo study of rabbit abdominal hernia model, from the level of chinese traditional pharmacology, materials science, cell biology, molecular biology and histopathology. The ideal new nano-biological mesh of BMSC-PLA-SIS, cell-based tissue-engineered abdominal wall, will be the clinical treatment of abdominal wall hernia defect and to provide new options.

腹壁疝和创伤、肿瘤等造成的缺损，是外科常见病症，也是外科临床治疗棘手的难题。研制理化性质稳定、生物相容性好、力学强度高、利于组织再生的修复重建材料，是治疗腹壁疝和缺损的关键。本项目设想：制备表征具有良好生物相容性和降解性的聚乳酸纳米颗粒（PLA NP）。用PLA NP对具有三维网状超微结构的小肠粘膜下层基质（SIS）进行表面修饰。黄芪甲苷预处理骨髓间充质干细胞（BMSC），复合生长于制备的PLA-SIS表面，促进缺损部位细胞生长、新生血管生成和胶原合成，最终构建具有自主知识产权的新型生物纳米补片- - BMSC-PLA-SIS。本研究将运用三维立体培养和大鼠腹壁缺损模型等手段，从中药学、材料学、细胞生物学、分子生物学、组织病理学等水平，研究新型补片的安全性、有效性、相对于传统补片的优越性。研究最终目的：研制黄芪甲苷预处理的BMSC-PLA-SIS，为临床腹壁疝和缺损的治疗提供新的有效的方法。

腹壁疝、创伤、肿瘤、感染造成的腹壁缺损，是外科常见病症，其治疗是外科临床棘手的难题。生物补片的应用，已经成为研究的热点，但是到目前为止国际上还未找到一种理想的修复材料。本研究采用采用复乳法制备出具有良好生物相容性、核心粒径为150~200nm的聚乳酸-羟基乙酸纳米颗粒（PLGA）；采用脱细胞技术，制备具有天然三维超微结构的小肠粘膜下层基质（SIS），使PLGA 纳米颗粒粘附于SIS表面，经PLGA纳米颗粒表面修饰后的SIS，将更加有利于宿主细胞的粘附和生长；通过黄芪甲苷（AS）诱导BMSC，促进其增殖分化，并使之复合生长于PLGA 纳米颗粒表面修饰的猪小肠粘膜下层基质（PLGA-SIS），从而得到理化性质稳定、生物相容性好、力学强度高、并且利于组织再生的AS-BMSC-PLGA-SIS生物纳米补片。体外实验证明AS-BMSC-PLGA-SIS，可促进BMSC细胞增殖，增强细胞活性，减少细胞凋亡。WB 结果表明黄氏甲苷预处理能上调 AngⅠ、VEGF 蛋白表达，下调 AngⅡ蛋白表达；RT-PCR 结果显示OCT-4、SOX-2 、MMP-9、VEGF的mRNA 表达水平上调，col1a1、col1a2的 mRNA 表达水平下调。研究结果表明制备的生物纳米补片中的BMSC在黄芪甲苷的诱导下，可以表达促血管生成、促干细胞分化和促进细胞迁移生长的基因和蛋白。AS-BMSC-PLGA-SIS生物纳米补片，可以通过补片中干细胞自身的分化，以及促进周围组织血管生成和组织长入，来加快腹壁缺损的修复。免疫荧光检测结果进一步证明 AS-BMSC-PLGA-SIS制备成功，且能表达Ⅰ和Ⅲ型胶原蛋白，这是腹壁缺损修复必须的。动物实验结果表明，制备的AS-BMSC-PLGA-SIS生物纳米补片具有良好的生物相容性、抗粘连性和抗感染性。制备的AS-BMSC-PLGA-SIS生物纳米补片可以通过增加胶原蛋白I和胶原蛋白III合成，增加新的间皮细胞长成，促使新生血管的生成，来有效地促进组织的快速修复。综上所述，本研究研制的AS-BMSC-PLGA-SI生物纳米补片是腹是腹壁缺损修复的良好材料，将为临床创伤、肿瘤、感染造成的腹壁缺损提供安全稳定的修复工具。开发研制这一新型生物纳米补片，将对我国腹壁疝和腹壁缺损的治疗具有重要的意义，拥有广阔的应用前景。