基于表面引發(fā)ATRP的梯度材料構(gòu)建及其對細(xì)胞遷移行為的調(diào)控.pdf

1、細(xì)胞遷移在人體生命過程中起著非常重要的作用。它參與了胚胎形成、傷口愈合、免疫反應(yīng)等生理過程，也與腫瘤轉(zhuǎn)移緊密相關(guān)。體內(nèi)細(xì)胞定向遷移是在體內(nèi)生物、化學(xué)或物理的梯度信號作用下發(fā)生的。體外構(gòu)建梯度材料可在避開體內(nèi)復(fù)雜的環(huán)境的同時在一定程度上模擬相應(yīng)的生理過程，從而突出特定因素對細(xì)胞遷移的影響、驗(yàn)證生物材料控制遷移行為的可行性，并對細(xì)胞遷移行為進(jìn)行調(diào)控。
　　本文利用表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(S I-ATRP)結(jié)合注射法制備了三種不同斜

2、率（0.8、1.6、3.2 nm/mm）的聚甲基丙烯酸羥乙酯(PHEMA)分子量（厚度）梯度。通過X射線光電子能譜(XPS)和橢圓偏振光譜對梯度的化學(xué)組成和厚度變化進(jìn)行了表征。在PHEMA梯度表面，血管平滑肌細(xì)胞(SMCs)粘著斑和肌動蛋白的表達(dá)隨著PHEMA的厚度（親水性）增加而減少，細(xì)胞粘附數(shù)量、鋪展面積和粘附力也相應(yīng)減少。SMCs在梯度表面趨向于沿著與梯度平行的方向排列，并且向PHEMA厚度低的一端遷移，其趨勢隨梯度斜率的增加而增

3、大。在PHEMA厚度為3 nm時，遷移速率最大，定向遷移趨勢最明顯。最佳情況下，有87％的細(xì)胞在梯度的誘導(dǎo)下定向遷移。
　　體內(nèi)組織修復(fù)涉及多種細(xì)胞的遷移，特定細(xì)胞的遷移會促進(jìn)組織修復(fù)，而另一些細(xì)胞的遷移會導(dǎo)致組織功能異常。針對血管粥樣硬化和“再狹窄”這一具體問題，需要選擇性地促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞(ECs)遷移同時抑制平滑肌細(xì)胞(SMCs)的遷移。通過注射-回填法，結(jié)果SI-ATRP和點(diǎn)擊化學(xué)技術(shù)，制備了PHEMA/YIGSR（層粘連蛋白

4、衍生多肽）的互補(bǔ)密度梯度，利用熒光標(biāo)記對梯度中兩組分的變化進(jìn)行了直接表征，并進(jìn)一步利用XPS和石英晶體微天平(QCM-d)對互補(bǔ)梯度的組成進(jìn)行了定量分析。PHEMA密度沿著梯度方向線性減小，YIGSR密度相應(yīng)線性增加，斜率分別為-48.9 ng/cm2·mm和80.4 ng/cm2·mm。在互補(bǔ)梯度表面PHEMA和YIGSR的密度分別為193 ng/cm2和308 ng/cm2處，有82％的ECs沿著YIGSR密度升高（PHEMA密度降

5、低）的方向定向遷移，遷移速率達(dá)到了18.2μm/h，是在TCPS表面的5倍，明顯快于SMCs（9.7μm/h）。YIGSR與內(nèi)皮細(xì)胞表面的67kD層粘連蛋白結(jié)合蛋白(67LR)的特異性相互作用是互補(bǔ)梯度選擇性促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞遷移的主要原因，而PHEMA的存在降低了細(xì)胞與表面的非特異性作用，提高了細(xì)胞遷移的定向性。
　　針對神經(jīng)修復(fù)中成纖維細(xì)胞(FIBs)遷移太快導(dǎo)致神經(jīng)纖維化這一問題，本文在抑制FIBs遷移的同時選擇性地促進(jìn)了施旺細(xì)胞

6、(SCs)的遷移。在聚磺酸甜菜堿(PDMAPS)和KHIFSDDSSEK（神經(jīng)細(xì)胞粘附分子NCAM衍生多肽，與SCs特異作用）的互補(bǔ)密度梯度表面，KHI的密度從0 mm處的“0”線性增加到5 mm處的797 ng/cm2，而PDMAPS則從555 ng/em2降低到160 ng/cm2。SCs沿著KHI密度升高（PDMAPS密度降低）的方向定向遷移，遷移速率較在未處理的玻片表面翻倍，12h凈遷移距離增加到原來的3倍。FIBs在互補(bǔ)梯度表

7、面的遷移速率僅為其在玻片表面的60％，且沒有表現(xiàn)出明顯的方向性。綜合兩者，SCs在互補(bǔ)梯度表面遷移能力優(yōu)于FIBs?；妆砻鍷HIFSDDSSEK(模擬NCAM的胞外片段)與SCs表面的NCAM具有特異性相互作用;PDMAPS則降低了細(xì)胞與表面的非特異性作用，兩種因素的協(xié)同作用為SCs遷移提供了適當(dāng)?shù)臓恳?，從而特異性地促進(jìn)其遷移。
　　本文成功通過SI-ATRP制備了結(jié)構(gòu)可控的二維梯度材料，運(yùn)用阻粘聚合物的梯度提高了細(xì)胞遷移的速