中文摘要
细胞外基质在细胞的生长、分裂、分化和凋亡过程中起着具有至关重要的调控作用。构建具有类似天然细胞外基质结构和功能的生物材料支架，为细胞提供理想的体外生长环境，是引导组织再生与修复的重要物质基础和需要解决的核心问题之一。本项目制备了碳纳米管与聚氨酯复合材料，采用高压静电纺丝的方法，构建了具有纳米纤维网络拓扑结构和碳纳米管成分的薄膜材料,兵通过设计收集方法，控制薄膜中纳米纤维的取向。在系列材料模型上，研究了纳米纤维表面化学特性和拓扑结构对血管内皮细胞、成纤维细胞生长行为的影响。研究结果表明，取向纳米纤维拓扑结构和碳纳米管成分能够发挥细胞外信号分子的功能，通过激活细胞膜表面Rho家族的三种蛋白，将仿生构建的细胞微环境中纳米结构特征和化学组成信息传入细胞内，经MAPk信号通路调控细胞的粘附、增殖及细胞外基质重建等行为。上述两个因素可以协同作用于血管内皮细胞，使其在体外快速增殖，同时表现出良好的抗凝血功能和分泌细胞外基质分子的功能。此项研究在分子和细胞水平上阐述了纳米纤维结构和碳纳米管成分引起细胞不同应答行为的机理，有助于在纳米尺度上进一步设计和构建工程化血管植入物及其他用于细胞体内外生长的支架。
英文摘要
One strategy of fabricating engineering vascular grafts is to line endothelial cells on the inner surface of engineering vessels. Endothelial cells in natural vessels are lined in basement membrane which is a ubiquitous component of extracellular matrixc (ECM) that plays an important role in tissue development and organization. In this project, Aligned or random nanofibrous films of multiwalled carbon nanotubes/polyurethane composite (MWCNT/PU) were fabricated by electrospinning and characterized by scanning electron microscopy (SEM). The regulatory effects of nanofibrous structure and MWCNT on the growth and anticoagulant function of human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were investigated by examining proliferation, type IV collagen secretion, tissue factor and plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) release, and cytoskeleton arrangement, as well as via pull-down analysis. We show that aligned nanofibrous structure and MWCNT can function as extracellular signals to stimulate cell growth, proliferation, and extracellular collagen secretion, in addition to preserving anticoagulant function. The nanofibrous structures played important roles in the activation of Rac and Cdc42, while CNT regulated the activation of Rho. These two features synergistically activated Rho GTPases that transmitted cell-substr
结题摘要
细胞外基质在细胞的生长、分裂、分化和凋亡过程中起着具有至关重要的调控作用。构建具有类似天然细胞外基质结构和功能的生物材料支架，为细胞提供理想的体外生长环境，是引导组织再生与修复的重要物质基础和需要解决的核心问题之一。本项目制备了碳纳米管与聚氨酯复合材料，采用高压静电纺丝的方法，构建了具有纳米纤维网络拓扑结构和碳纳米管成分的薄膜材料,兵通过设计收集方法，控制薄膜中纳米纤维的取向。在系列材料模型上，研究了纳米纤维表面化学特性和拓扑结构对血管内皮细胞、成纤维细胞生长行为的影响。研究结果表明，取向纳米纤维拓扑结构和碳纳米管成分能够发挥细胞外信号分子的功能，通过激活细胞膜表面Rho家族的三种蛋白，将仿生构建的细胞微环境中纳米结构特征和化学组成信息传入细胞内，经MAPk信号通路调控细胞的粘附、增殖及细胞外基质重建等行为。上述两个因素可以协同作用于血管内皮细胞，使其在体外快速增殖，同时表现出良好的抗凝血功能和分泌细胞外基质分子的功能。此项研究在分子和细胞水平上阐述了纳米纤维结构和碳纳米管成分引起细胞不同应答行为的机理，有助于在纳米尺度上进一步设计和构建工程化血管植入物及其他用于细胞体内外生长的支架。