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叠氮化透明质酸-胶原水凝胶(HA50-Col3)用于修复角膜缺损的研究
发布时间:2021-04-13     作者:axc   分享到:

角膜是眼球的最外层部分,能够将光聚焦到眼内神经感觉系统上并为眼球提供保护,然而角膜损伤或疾病会迅速导致角膜瘢痕和变薄,最终导致失明。角膜移植能有效治疗角膜盲,但存在角膜供体短缺等问题。克服角膜移植限制的一个有效的方法是使用生物材料来替代受损的角膜组织。通过生物正交应变反应促进的叠氮化物-炔烃环加成(SPACC)反应来交联透明质酸和胶原蛋白的方法,制备了一种可流入角膜缺陷并在几分钟内交联的新型水凝胶。

首先,用叠氮化物和二苯并环辛炔胺(DBCO)在N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)催化作用下对透明质酸和胶原进行改性(图1a, b)。通过吸光度光谱对DBCO和叠氮化物进行了定量分析,结果表明DBCO的取代度为4.63%,而叠氮化物的取代度为1.66%。然后将透析后的叠氮化透明质酸(HA-azide)与接枝BDCO的胶原(Col-DBCO)混合,通过SPAAC反应交联,制备透明质酸-胶原水凝胶(图1c)。

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接着,在体积比为1:1的情况下,通过调控不同浓度的HA-azide与Col-DBCO研究了水凝胶的力学性能。当Col-DBCO保持在3 mg/mL时,水凝胶的储存和损失模量随HA-azide的增加而增加,同样的,当HA-azide浓度保持在50 mg/mL时,Col-DBCO含量从1增加到3 mg/mL时,两个模量也增加。其中HA-azide的最终浓度为25 mg/mL和1.5 mg/mL Col-DBCO(HA50-Col3)水凝胶更硬,更接近角膜基质(图2a-d)。

我们将兔角膜作为角膜缺陷填充物,测量了HA50-Col3水凝胶的力学性能。为了排除胶原蛋白纤维断裂的负面影响,使用完整的角膜(红色圆圈)和受伤的角膜(蓝色圆圈)作为阳性和阴性对照。各样品的储存模量和损失模量随频率的增加而增加,损伤角膜的储存和损失模量约为完好角膜的20%,当填充HA50-Col3水凝胶后,模量增加到完整角膜填充的55%左右。

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为了进一步了解HA-Col水凝胶促进角膜创面愈合的潜力,研究者使用板角膜创面模型进行了体内研究。首先,在角膜中央用特制的3.5毫米真空环钻损伤角膜,然后将水凝胶加入创面。原位形成凝胶后在7天的伤口愈合过程中,未见到兔角膜上水凝胶的肿胀或收缩且受伤的角膜始终保持透明。同时,角膜切除区域与相邻的正常角膜之间具有平滑的过渡,一周后角膜曲率完全恢复。相反,在不使用凝胶的情况下,角膜切除区域的厚度则比邻近的角膜薄,并且在角膜中央呈凹陷状(图6)。角膜切片免疫荧光染色显示在HA50-Col3处理后的角膜上分别有再生上皮组织和水凝胶两层,而没有应用水凝胶的角膜上只有单层的上皮组织。与此同时,角膜切除区角质细胞比正常角膜和水凝胶处理伤后的角膜细胞更活跃,而且HA50-Col3显着降低了α-SMA的表达,避免形成肌纤维细胞和角膜瘢痕(图7)。总之,HA50-Col3不会引起明显的成肌纤维细胞活化,并且可以支持再生的上皮细胞层内的紧密连接,是具有潜力的作为角膜基质替代的候选材料。

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DBCO-PEG-NH2 二苯基环辛炔-聚乙二醇-氨基

DBCO-PEG-Amine 二苯基环辛炔-聚乙二醇-氨基

DBCO-PEG-COOH 二苯基环辛炔-聚乙二醇-羧酸

DBCO-PEG-carboxyl 二苯基环辛炔-聚乙二醇-羧酸

DBCO-PEG-MAL 二苯基环辛炔-聚乙二醇-马来酰亚胺

DBCO-PEG-Maleimide 二苯基环辛炔-聚乙二醇-马来酰亚胺

DBCO-PEG-NHS 二苯基环辛炔-聚乙二醇-N-羟基琥珀酰亚胺

DBCO-PEG-N3 二苯基环辛炔-聚乙二醇-叠氮

DBCO-PEG-azide 二苯基环辛炔-聚乙二醇-叠氮

DBCO-PEG-Alkyne 二苯基环辛炔-聚乙二醇-炔基

DBCO-PEG-SH 二苯基环辛炔-聚乙二醇-炔基

DBCO-PEG-Thiol 二苯基环辛炔-聚乙二醇-炔基

DBCO-PEG-Biotin 二苯基环辛炔-聚乙二醇-生物素

DBCO-PEG-CHO 二苯基环辛炔-聚乙二醇-醛基

DBCO-PEG-aldehyde 二苯基环辛炔-聚乙二醇-乙醛

DBCO-PEG-SS-OPSS 二苯基环辛炔-聚乙二醇-邻吡啶二硫 巯基吡啶

DBCO-PEG-OH 二苯基环辛炔-聚乙二醇-羟基

DBCO-PEG-hydroxyl 二苯基环辛炔-聚乙二醇-羟基

DBCO-PEG-Hydrazide 二苯基环辛炔-聚乙二醇-酰基

DBCO-PEG-HZ 二苯基环辛炔-聚乙二醇-酰基

DBCO-SS-PEG-Silane 二苯基环辛炔-聚乙二醇-硅烷

DBCO-PEG-Acrylates 二苯基环辛炔-聚乙二醇-丙烯酸酯

DBCO-PEG-ACRL 二苯基环辛炔-聚乙二醇-丙烯酸酯

DBCO-PEG-LA 二苯基环辛炔-聚乙二醇-硫辛酸

DBCO-PEG-Tosyl 二苯基环辛炔-聚乙二醇-甲苯磺酸酯

DBCO-PEG-Aminooxy 二苯基环辛炔-聚乙二醇-氨甲基

DBCO-PEG-NPC 二苯基环辛炔-聚乙二醇-硝基苯碳酸盐

DBCO-PEG-Epoxides 二苯基环辛炔-聚乙二醇-环氧化物

DBCO-PEG-EPOX 二苯基环辛炔-聚乙二醇-环氧化物

DBCO-PEG-Acrylamide 二苯基环辛炔-聚乙二醇-丙烯酰胺

DBCO-PEG-Bromide 二苯基环辛炔-聚乙二醇-溴化物

DBCO-PEG-Br 二苯基环辛炔-聚乙二醇-溴化物

DBCO-PEG-Methacrylate 二苯基环辛炔-聚乙二醇-甲基丙烯酸酯

DBCO-PEG-MA 二苯基环辛炔-聚乙二醇-甲基丙烯酸酯

DBCO-PEG-DBCO 二苯基环辛炔-聚乙二醇-二苯基环辛炔

DBCO-PEG-TCO 二苯基环辛炔-聚乙二醇-TCO

DBCO-PEG-TZ 二苯基环辛炔-聚乙二醇-四嗪

DBCO-PEG-Tetrazine 二苯基环辛炔-聚乙二醇-四嗪

DBCO-PEG-Folate 二苯基环辛炔-聚乙二醇-叶酸

DBCO-PEG-FA 二苯基环辛炔-聚乙二醇-叶酸

DBCO-PEG-CHEMS 二苯基环辛炔-聚乙二醇-半琥珀酸胆固醇

DBCO-PEG-Phenyl 二苯基环辛炔-聚乙二醇-苯基

DBCO-PEG-acid 二苯基环辛炔-聚乙二醇-磷酸

DBCO-PEG-PFP 二苯基环辛炔-聚乙二醇-五氟苯酚

DBCO-PEG-Benzaldehyde 二苯基环辛炔-聚乙二醇-苯甲醛

DBCO-PEG-Mesylate 二苯基环辛炔-聚乙二醇-甲磺酸酯

DBCO-PEG-TPP 二苯基环辛炔-聚乙二醇-磷酸三苯酯

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DBCO-ss-PEG-Ferrocene 二苯基环辛炔-聚乙二醇-二茂铁

DBCO-SS-PEG-GA 二苯基环辛炔-聚乙二醇-甘草次酸

DBCO-PEG-Cyclodextrin 二苯基环辛炔-聚乙二醇-环糊精

DBCO-PEG-SS-CD 二苯基环辛炔-聚乙二醇-环糊精

DBCO-PEG-GPC 二苯基环辛炔-聚乙二醇-甘磷酸胆碱

DBCO-PEG-SPDP 二苯基环辛炔-聚乙二醇-3-(2-吡啶二硫代)丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯

DBCO-SS-PEG-DOTA 二苯基环辛炔-聚乙二醇-四氮杂环十二烷四乙酸

DBCO-PEG-NOTA 二苯基环辛炔-聚乙二醇-NOTA

DBCO-PEG-DTPA 二苯基环辛炔-聚乙二醇-二乙基三胺五乙酸

DBCO-PEG-TRITC 二苯基环辛炔-聚乙二醇-四甲基罗丹明

DBCO-PEG-6-FAM 二苯基环辛炔-聚乙二醇-6-羧甲基荧光素

DBCO-PEG-FITC 二苯基环辛炔-聚乙二醇-异硫氰基荧光素

DBCO-PEG-CY3 二苯基环辛炔-聚乙二醇-菁染料

DBCO-PEG-CY5 二苯基环辛炔-聚乙二醇-菁染料

DBCO-PEG-CY5.5 二苯基环辛炔-聚乙二醇-菁染料

DBCO-PEG-CY7 二苯基环辛炔-聚乙二醇-菁染料

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DBCO-PEG-Rhodamine B 二苯基环辛炔-聚乙二醇-罗丹明B

DBCO-PEG-ICG 二苯基环辛炔-聚乙二醇-吲哚菁绿

DBCO-PEG-Comarin 二苯基环辛炔-聚乙二醇-香豆素

DBCO-PEG-Bodipy 二苯基环辛炔-聚乙二醇-氟化硼二吡咯

DBCO-PEG-BDP 二苯基环辛炔-聚乙二醇-氟化硼二吡咯

DBCO-PEG-HMME 二苯基环辛炔-聚乙二醇-血卟啉单甲醚

DBCO-PEG-Ce6 二苯基环辛炔-聚乙二醇-二氢卟吩

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DBCO-PEG-WGA 二苯基环辛炔-聚乙二醇-小麦胚凝集素


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