编号：YYHY00961

篇名：联合IL-1 Ra的pH响应型改性HAMA微球治疗退变椎间盘的研究

作者： 马涛

关键词： HAMA微球; 椎间盘退变; 微流控技术; 炎症反应;

机构： 南京医科大学

摘要： 目的:以透明质酸(HA)为原料,在此基础上进行材料改性,通过微流控技术制备改性甲基丙烯酰化透明质酸(Hyaluronic acid Methacryloyl,HAMA)微球,利用化学键接枝负载白细胞介素-1受体拮抗剂(interleukin-1 receptor antagonist,IL-1 Ra)的BSA纳米粒(BSA nanoparticle,BNP),从而构建一种具有pH响应性能的水凝胶微球,研究其在治疗退变椎间盘中的作用。 方法:首先利用高碘酸钠与HA反应,获得醛基化透明质酸(Aldehyde-based hyaluronic acid,AHA)。随后加入甲基丙烯酸酐(methacrylic anhydride,MA)后,得到纯净的醛基化甲基丙烯酰化透明质酸(Aldehyde-based methacrylated hyaluronic acid,AHAMA)。通过微流控装置制备出单分散微球,与负载IL-1 Ra的纳米粒通过席夫碱化学键接枝,从而得到具有pH响应性能的改性HAMA微球(Modified MS)。通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、傅立叶红外光谱、粒度仪、酶联免疫吸附试验等对微球进行表征测定。本研究体外实验中所使用的大鼠髓核细胞(Nucleus pulposus cells,NPCs)提取自大鼠尾椎椎间盘,通过活/死染色及CCK-8实验评价所制备材料的生物相容性。采用免疫荧光、Western Blot等方法评价在酸性条件下IL-1Ra的治疗作用。最后,对大鼠进行体内动物实验,通过X线、MRI等影像学技术,研究大鼠椎间盘高度和信号强度的改变。于手术后第4和第8周取出标本后,行H&E、番红固绿色染色及组织学染色,从组织学水平评价改性HAMA微球对椎间盘的修复修复。 结果:本研究采用微流控技术,获得了尺寸均一、可响应pH改变调整释放药物速率的改性HAMA微球。通过活/死染色与CCK-8实验,证实了改性HAMA微球的生物相容性良好,并可促进髓核细胞的增殖。通过免疫荧光、蛋白质印迹等方法,证实了改性HAMA微球具有抗炎、促进ECM修复的效果。动物实验中,影像学与组织学结果表明,Modified MS组显著优于其他实验组,术后4周、8周结果与NC组相比均无统计学差异,表明Modified MS组的椎间盘再生能力优异。 结论:成功制备联合IL-1 Ra的pH响应型改性HAMA微球,其能够缓慢释放IL-1 Ra,具有良好的生物相容性,在体外酸性环境下能持续抑制炎症反应,恢复细胞外基质。在体内促进退变大鼠椎间盘再生效果显著。因此,本课题组制备的联合IL-1 Ra的pH响应型改性HAMA微球为椎间盘炎症微环境下生物材料的再生应用提供了一种新的治疗策略。