特殊理化微环境的构建及其在生物医学领域的应用

生物医学领域中的微环境是指在实质细胞周围参与组织细胞生理及病理过程的微小特殊区域,它对于调控细胞的运动、增殖、分化、分泌及代谢功能具有重要作用。本文在介绍体内微环境及其组成的基础上,重点阐述了体外微环境构建技术及其在生物医学领域的应用,展望了微环境生理作用机制研究的发展趋势。     

微囊化重组CHO细胞制备和培养条件的优化

微囊化重组基因细胞移植治疗肿瘤是一种新兴的肿瘤基因治疗方法,然而由于目前微囊化细胞规模化制备和培养技术还不成熟,阻碍了其在临床治疗中的推广与应用。以重组CHO细胞为模型,考察了不同的微囊制备和培养条件对微囊化细胞生长和内皮抑素表达的影响。实验表明,种子细胞所处的生长阶段和细胞接种密度对微囊化细胞生长和内皮抑素表达的影响较大,对数生长期的细胞进行包囊并且细胞接种密度为1×106~2×106cells/mL微囊时微囊内细胞生长良好、内皮抑素表达量高。微囊制备时间对细胞活性和内皮抑素表达也有较大的影响,制备时间延长对细胞的损伤增大,因此制备时间应控制在5h以内。生物微胶囊在制备过程中会造成细胞损伤,而体外培养是恢复细胞活性的良好方法,在培养过程中微囊接种量为5%时对细胞生长和内皮抑素表达有利。     

耐热古菌芝田硫化叶菌海藻糖生成相关酶的基因克隆、表达和序列分析

从耐热古菌海藻糖芝田硫化叶菌B12中分别克隆出海藻糖生成相关酶——麦芽寡糖基海藻糖合酶的基因treY和麦芽寡糖基海藻糖基水解酶的基因treZ,测定了其核苷酸序列并进行了表达.其中treY编码的蛋白质有728个氨基酸、分子质量为86 ku;treZ编码的蛋白质有559个氨基酸、分子质量为65 ku.它们与已报道的其他微生物的两个海藻糖生成相关酶的基因进行同源性比较,treY和treZ的同源性分别为93%和76%（硫矿硫化叶菌P2）、97%和95%（硫矿硫化叶菌KM1）、63%和66%（嗜酸热硫化叶菌ATCC33909）、48％和50%（节杆菌Q36）、48%和52%（根瘤菌M11）、50%和52％（短杆菌）.通过PHYLIP软件进行这些基因序列的分类聚类计算,获得这几种微生物间两个酶类的蛋白质系统进化树;经过氨基酸序列比较分析还发现,所有的海藻糖生成相关酶都含有糖苷酶家族13中几个高度保守的α-淀粉酶催化活性区,推测这些海藻糖生成相关酶都可能有着共同的进化来源.     

PMA 及乏氧诱导VEGF 上调的细胞模型构建及用于RNAi 研究

目的:探讨佛波酯(PMA)与乏氧诱导对小鼠黑色素瘤细胞B16-F10中血管内皮细胞生长因子(VEGF)表达量的影响,构建适合RNA干扰(RNAi)的体外细胞模型。方法:通过酶联免疫吸附试验(ELISA法)在蛋白质水平上检测细胞分泌的VEGF量,并用激光共聚焦显微镜观察小干扰RNA(siRNA)转染的细胞胞吞及细胞形态。结果:1 M PMA处理细胞2 h能明显上调B16-F10细胞中VEGF蛋白的合成及分泌,与常规培养相比,细胞可增加50%的VEGF水平。再经乏氧诱导48 h,稳定释放到培养液里的VEGF浓度大幅提高200%,范围在55-65 pg/mL/h。结论:经PMA和乏氧诱导后,B16-F10细胞稳定的VEGF分泌量与一定时间内分泌的稳定性均表明其适合作为RNAi的体外细胞模型。初步的RNAi结果表明,TKO/siRNA纳米粒与壳聚糖/siRNA纳米粒对于VEGF的沉默效率达40%。     

渗透压敏感和耐高渗酵母菌在海藻酸钠-壳聚糖-海藻酸钠微囊中的生长和代谢

为了研究微囊微环境中渗透压对微囊内不同渗透压敏感性细胞生长、代谢的影响, 分别以渗透压敏感型酿酒酵母Y02724与耐高渗酵母Hansel为细胞模型, 考察了有氧条件下这两种细胞在海藻酸钠-壳聚糖-海藻酸(Alginate-chitosan-alginate, ACA)微胶囊中的生长、代谢状态。主要检测了细胞比生长速率、最大产物生成量以及代谢物乙醇、甘油分泌量等的变化。实验结果分析表明, 渗透压胁迫可能是导致不同渗透压敏感性细胞在微囊微环境中生长代谢特征变化的因素之一, 即微囊微环境内可能存在渗透压胁迫。     

《生物膜》第三十四章微胶囊膜的生物学功能研究

微胶囊是利用天然或合成的高分子材料对固体、液体或气体进行包封的、粒径5～1000μm的中空微囊．制备微胶囊的过程称为微囊化．微囊化技术的主要特点是改变活性物质的理化性质(相态,溶解度等);保护物质免受环境条件的影响;屏蔽味道、颜色和气味;降低物质毒性;控制释放活性物质等等．     

基于海藻酸钠羟基改性的MPEG原位共价修饰微胶囊及抗蛋白性能

目的:通过对海藻酸钠链段羟基位点改性制备甲氧基聚乙二醇(MPEG)原位共价修饰的海藻酸钠/壳聚糖(AC)微胶囊,在保证MPEG修饰微胶囊机械强度不受影响的基础上,有效提高表面MPEG修饰密度,实现兼具良好机械稳定性及抗蛋白性能的微胶囊制备方法。方法:利用溴化氰对海藻酸钠羟基进行活化并将末端氨基的点击化学linker(BAT)接枝在主链上进而制备MPEG原位共价修饰微囊A_(B(OH))CP_N,用球磨法表征微囊机械强度,用Ig G和Fgn为模型考察微囊表面抗蛋白吸附性能,以L929细胞在其二维模拟平板膜上的黏附情况作为衡量指标,考察MPEG修饰微胶囊表面细胞粘附情况,并最终通过体内移植考察MPEG修饰微囊的生物相容性。结果:基于海藻酸钠羟基位点的MPEG原位共价修饰微胶囊能够实现与常规条件制备的微胶囊接近的机械强度;同时与对照组相比Ig G吸附量降低87.4%,Fgn吸附量降低75.5%,实现了良好的抗蛋白吸附性能;二维模拟平板膜表面L929细胞粘附情况显著改善,细胞粘附数与对照组相比降低了76.9%;体内移植结果证明MPEG修饰微囊细胞粘附极少,微囊与纤维层分离明显。结论:基于海藻酸钠羟基位点的MPEG原位修饰能够实现兼具良好机械稳定性及抗蛋白吸附性能的微胶囊。     

体外培养和冷冻保存对微囊化细胞生长和内皮抑素表达的影响

微囊化基因工程细胞移植治疗肿瘤是一种新兴的肿瘤治疗方法,如果将此技术应用到临床研究,就需要制备大量的细胞活性良好、重组蛋白表达量高的生物微胶囊。体外培养和冷冻保存是生物微胶囊制备过程中两个重要的环节,因此需要考察体外培养和冷冻保存对微囊化重组基因细胞生长和蛋白表达的影响。以重组CHO细胞为模型,考察了体外培养时间和冷冻保存对微囊化细胞在动物体内生长和内皮抑素表达的影响及体外培养时间对微囊化细胞冷冻保存的影响。结果表明:体外培养时间对微囊化细胞在动物体内生长、内皮抑素表达和微囊稳定性具有较大的影响,体外不培养和培养4d的微囊化细胞在小鼠腹腔内生长良好、内皮抑素表达量高,并且微囊稳定性好,而体外培养8d的微囊化细胞在移植后的第26天破裂。体外培养时间对微囊化细胞冷冻保存也具有较大的影响,体外培养4d和8d的微囊化细胞在液氮中冷冻保存40d,复苏后细胞生长良好、内皮抑素表达量高,而冻存前未经过体外培养的微囊化细胞,复苏后细胞几乎全部死亡。综上所述,生物微胶囊在体外比较适宜的培养时间为4d。并且冷冻保存对微囊化细胞在动物体内生长、内皮抑素表达和微囊稳定性没有显著的影响。     

海藻酸钠/壳聚糖微胶囊固定化大肠杆菌的研究

本文以大肠杆菌ＤＨ5α为模型体系 ,探索了大肠杆菌ＤＨ5α用海藻酸钠 壳聚糖 (ＡＣＡ)微胶囊培养的可行性 ,并观察了微囊化大肠杆菌ＤＨ5α细胞生长与物料渗透性能 ,通过将ＡＣＡ微胶囊移植到实验组小鼠体内 ,考察了ＡＣＡ微胶囊作为口服药物载体的可能性。1　材料和方法1.1　材料壳聚糖 ,本实验室改性所得 ;海藻酸钠 ,ＫｅｌｃｏＤｉｖｏｆＭｅｒ ｃｋＣｏ .Ｉｎｃ .ＵＳＡ ;其它试剂均为国产分析纯。大肠杆菌ＤＨ5α ,长春生物制品所 ;ＬＢ培养基 ,华美生物制品公司提供。昆明系小白鼠 18～ 2 0ｇ ,解放军大连高等医学专科学校实验动物中…     

粒径对微胶囊成膜及微囊化细胞生长代谢的影响

目的:考察粒径对微胶囊强度及微囊化细胞生长代谢的影响,为制备性能优良的生物微胶囊提供实验依据。方法:制备不同粒径的凝胶珠,测定其在相同成膜条件下的球磨强度,进而用台盘蓝拒染法测定微囊化细胞的增殖及活率。结果:小粒径的微胶囊具有更厚的微囊膜及更高的球磨强度,另外小粒径微胶囊培养细胞能够获得更多的细胞数(350μm,570μm和900μm微囊内的细胞数量分别为:5.67×107、4.71×107和3.89×107/mL microcapsule,P<0.05)及更高的细胞活率(350μm、570μm和900μm微胶囊的细胞活率分别为:83.70%、67.64%和75.73%,P<0.05)。结论:粒径能影响微胶囊的强度及微囊化细胞的生长、代谢。