材料调控神经干细胞的研究

论文摘要

中枢神经系统（CNS）的再生是一个世界性的难题,组织工程是一种很有希望的促进CNS再生的途径之一。神经干细胞可以自我更新并分化为神经元和胶质细胞,是理想的CNS组织工程细胞来源,用于CNS变性及损伤性疾病的治疗。研究生物材料如何调控神经干细胞的状态和命运,以及生物材料应用于未来干细胞治疗中的潜力,是目前CNS组织工程研究中一个非常重要的组成部分。从材料对神经干细胞的调控作用入手,首次发现化学基团能够调控神经干细胞的行为,包括细胞粘附、迁移和分化以及神经球之间的通讯。因此,生物材料调控神经干细胞的因素可以归结为分子水平-化学基团。研究了神经干细胞在透明质酸/多聚赖氨酸支架材料内的行为,发现:在单细胞状态下,神经干细胞能粘附到透明质酸/多聚赖氨酸支架材料上,分化为神经元和星形胶质细胞;而神经球的细胞则迁移到透明质酸/多聚赖氨酸水凝胶支架材料表面。总之,在无血清培养基内,透明质酸/多聚赖氨酸水凝胶为神经干细胞提供了良好的微环境。采用抗体固定化技术,用化学方法将抑制因子受体-NgR抗体接枝到透明质酸/多聚赖氨酸水凝胶上,研制了一种新型的复合组织工程支架材料-透明质酸/多聚赖氨酸/NgR抗体（HA/PLL/anti-NgR）水凝胶。该复合支架具有非常疏松多孔的结构,可生物降解,良好的与脑相似的力学性能,体内植入实验表明该复合水凝胶与宿主脑组织界面结合良好,抑制胶质瘢痕形成,且可诱导神经细胞向水凝胶内迁移。将神经干细胞接种到HA/PLL/anti-NgR水凝胶内,研究结果表明HA/PLL/anti-NgR凝胶为神经干细胞的分化以及为分化神经元的成熟和星形胶质细胞提供了良好的微环境。体内植入实验也表明,复合神经干细胞后的HA/PLL/anti-NgR水凝胶与宿主脑组织界面结合良好,未形成胶质瘢痕。上述结果表明,所制备的HA/PLL/anti-NgR凝胶有望用于神经干细胞的移植治疗。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 神经干细胞在细胞治疗中的多潜能
• 1.2.1 异体神经干细胞用于细胞替代治疗
• 1.2.2 内源神经干细胞的募集
• 1.2.3 神经干细胞作为供给营养因子的载体
• 1.2.4 神经干细胞作为基因治疗载体
• 1.3 神经干细胞的调控因素
• 1.3.1 外部调控因素和神经发育微环境
• 1.3.2 内部调控机制和不对称细胞分裂
• 1.4 CNS 组织工程支架材料
• 1.4.1 组织工程基本概念
• 1.4.2 脑支架材料
• 1.4.3 脊髓支架材料
• 1.5 材料复合神经干细胞的研究
• 1.5.1 体外研究
• 1.5.2 体内研究
• 1.5.3 材料调控干细胞的基础问题
• 1.6 本论文研究的主要内容和意义
• 第2章 化学基团调控神经干细胞的研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料和方法
• 2.2.1 材料
• 2.2.2 化学修饰表面的制备
• 2.2.3 表面接触角测试
• 2.2.4 神经干细胞的培养
• 2.2.5 免疫荧光染色分析
• 2.2.6 MTT 分析
• 2.2.7 细胞形态观察
• 2.2.8 统计学分析
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 表面接触角测试结果
• 2.3.2 神经干细胞的粘附行为
• 2.3.3 神经干细胞的迁移行为
• 2.3.4 神经干细胞的分化
• 2.3.5 不同表面上神经干细胞活性分析
• 2.3.6 讨论
• 2.4 小结
• 第3章 透明质酸/多聚赖氨酸支架复合神经干细胞的研究
• 3.1 引言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 透明质酸/多聚赖氨酸水凝胶的制备
• 3.2.2 神经干细胞培养
• 3.2.3 免疫荧光染色分析
• 3.2.4 细胞形态观察
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 神经球培养结果
• 3.3.2 单细胞培养结果
• 3.3.3 讨论
• 3.4 小结
• 第4章 透明质酸/多聚赖氨酸/NgR 抗体水凝胶的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪器和动物
• 4.2.2 HA/PLL/anti-NgR 水凝胶的制备
• 4.2.3 扫描电镜观察
• 4.2.4 流变学研究
• 4.2.5 抗体接枝的研究
• 4.2.6 体外降解性能的研究
• 4.2.7 水凝胶脑内植入研究
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 抗体的接枝
• 4.3.2 材料孔结构的研究
• 4.3.3 流变学性能的研究
• 4.3.4 降解性能的研究
• 4.3.5 水凝胶的脑内植入研究
• 4.4 小结
• 第5章 透明质酸/多聚赖氨酸/ NgR 抗体水凝胶复合神经干细胞的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 神经干细胞的培养
• 5.2.2 免疫荧光染色分析
• 5.2.3 细胞形态观察
• 5.2.4 体内研究
• 5.2.5 统计学分析
• 5.3 结果和讨论
• 5.3.1 细胞分布情况
• 5.3.2 细胞分化研究
• 5.3.5 体内研究
• 5.4 小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果