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目的:创面修复在临床上仍然是一个巨大的挑战。将成纤维细胞生长因子(FGFs)与含有肝素的聚合物水凝胶结合被认为是一个提高伤口愈合效率的有效方法。然而,将不同的成纤维细胞生长因子与含有肝素的聚合物水凝胶结合应用于创面修复,通常导致不同的伤口愈合效果,并且生长因子诱导伤口愈合的潜在机制仍然不是十分清楚。因此,我们制备了温敏性肝素泊洛沙姆(HP)水凝胶与不同的成纤维细胞生长因子(aFGF和bFGF)结合,用于在体的创面愈合研究。本研究旨在对未来开发基于肝素的聚合物结合生长因子的创伤敷料应用于皮肤损伤提供一定参考价值。 方法:使用自主合成的新型材料HP水凝胶,选取“夹心冷法”进行制备,分别加入aFGF和bFGF得到HP-aFGF和HP-bFGF水凝胶,并对其温敏性、流变学、微观形态结构和释放率进行测定。 为了评价水凝胶用于创面修复的效果,本课题建立C57BL/6小鼠全层皮肤切除创伤模型。所有动物通过腹膜内注射4%水合氯醛(0.1mL/10g)麻醉,并切除背部面积。使用6-0尼龙缝合线将0.5mm厚的环形胶圈(外径16mm,内径8mm)固定在背中线的任一侧上。使用6mm圆形皮肤活检穿孔器制备两个全厚度皮肤伤口。 选取42只健康的C57BL/6小鼠,随机分成六组。每组分别是生理盐水组、空白载体肝素泊洛沙姆组(HP)、游离的酸性成纤维细胞生长因子组(aFGF)、游离的碱性成纤维细胞生长因子组(bFGF)、肝素泊洛沙姆结合酸性成纤维细胞生长因子组( HP-aFGF)和肝素泊洛沙姆结合碱性成纤维细胞生长因子组(HP-bFGF),单剂量(1.6μg生长因子/创面)给药。为了避免交叉污染,所有伤口接受相同的治疗。药物治疗后的第0天、7天、10天、14天和17天测量创面面积,计算创面愈合率。创面愈合率(%)=(造模第一天创面面积—取材日创面面积)/造模第一天创面面积×100%。在给药后第7天和第17天处死小鼠,立即取其伤口周围皮肤组织用于组织学评价。HE染色、马森三色染色评价组织形态变化以及胶原的产生;免疫组织化学染色检测组织中细胞角蛋白、PCNA、I型胶原蛋白和III型胶原蛋白的表达;免疫荧光观察组织切片中血小板内皮细胞粘附因子(CD31)的表达,评价血管再生情况。 结果: 1.体外实验表明,本实验制备的水凝胶具有良好的温敏性,SEM镜下观察可见许多彼此相互连接的海绵状结构,有利于生长因子通过这些多孔三维网络立体结构扩散并实现其释放。两种水凝胶释放系统均表现出aFGF和bFGF的持续释放超过10天。当与HP-bFGF水凝胶释放的bFGF(释放量约24.3%)相比,HP-aFGF释放更多的aFGF(释放量接近42.8%),表明不同的生长因子在与含有肝素的水凝胶进行结合时产生的差异,影响了之后生长因子从水凝胶材料中的释放行为。 2.体内实验表明,HP-aFGF水凝胶组在每个时间点显示出最高的创面愈合率,并且在第17天创面愈合率达到96.1±6.4%,给予其他创伤敷料组的创面愈合率以降序排列为:HP-bFGF水凝胶组(91.3±10.9%),游离的bFGF组(72.9±11.8%),游离的aFGF组(68.8±9.3%),单纯的HP敷料组(65.8±13.6%)和给予生理盐水组(60.8±18.4%)。这些数据表明在伤口愈合过程的早期阶段,HP和aFGF之间的协同相互作用在创口部位起到更有效的促进创面愈合作用。 3.苏木精-伊红染色和马森三色染色表明HP-aFGF和HP-bFGF水凝胶改善肉芽组织的形成和促进胶原沉积,其中HP-aFGF水凝胶显示出比HP-bFGF水凝胶相对更高的促进肉芽组织生产和胶原沉积能力。 4.免疫组织化学染色结果表明HP-aFGF和HP-bFGF水凝胶在创伤部位能够持续释放生长因子,从而上调细胞角蛋白、PCNA、I型胶原蛋白和III型胶原蛋白的表达,促进细胞外基质(ECM)的形成,有利于细胞增殖和细胞迁移,其中以HP-aFGF水凝胶效果最佳。 5.免疫荧光染色结果表明相比于其它实验组,HP-aFGF和HP-bFGF水凝胶都能促进新生血管的生成,其中HP-aFGF水凝胶组有更多的CD31表达。 结论:与对照组和单纯HP水凝胶组相比,其它四个实验组的创面愈合效果均有提高,但相比于单独使用成纤维细胞生长因子,HP-aFGF和HP-bFGF水凝胶在促进伤口闭合,肉芽组织形成,再上皮化,促进新生血管生成,上调PCNA和胶原蛋白的表达表现出卓越的治疗效果。其中, HP-aFGF水凝胶敷料比HP-bFGF水凝胶敷料表现出更高的促愈合效果,表明不同的成纤维细胞生长因子由于其表面电荷性质的不同,影响其与HP水凝胶的结合和释放行为,从而导致伤口愈合效率的差异。观察实验结果的基础上,我们提出了一个关于HP-aFGF和HP-bFGF水凝胶对小鼠全层皮肤切除创面的不同治疗效果的作用机制。我们希望该研究成果能对未来开发更多更好的包含生长因子类的创伤敷料提供参考依据,促进伤口快速有效的愈合。