文獻背景

基本信息

摘要

研究內容及結果

1.ADDS的設計與應用

2.單閥ADDS的結構及系統工作流程

該系統由PLA膜儲藥室、PLA蓋、PLA膜基質和鎂箔閥組成。夾在PLA膜結構中的兩個Mg電極作為系統的陽極和陰極，藥物被隔離在由鎂箔、儲存室和基質組成的藥物儲存室中（圖2a）。該系統具有薄、透明、靈活等特性，可將儲藥室中隔離的大量藥物輸送出去（圖2b）。圖2c是控制藥物釋放的單閥ADDS操作的示意圖。當腐蝕超過閥門厚度時，會導致關閉失敗并釋放藥物（圖2d）。圖2e是羅丹明B溶液從ADDS釋放示意圖。

3.單閥ADDS的開閥機理和藥物釋放行為

施加3V電壓80s后，Mg閥表面被腐蝕。160s后，Mg閥表面腐蝕嚴重，邊界區出現明顯缺陷，閥門全部打開，閥門背面的腐蝕明顯，主要集中在邊緣區域（圖3a）。3D光學輪廓儀掃描樣品量化了Mg閥相對高度的變化（圖3b）。隨偏置時間的延長，閥門表面相對低空面積增大，Mg閥的高度在閥與PLA邊界的接觸區間內逐漸降低，Mg閥的表面形貌變化超過其厚度導致閥門開啟。閥門開啟主要由縫隙腐蝕引起，以邊界區域為主（圖3c）。固定Mg閥的面積和厚度，施加電壓越高反應越快，導致閥快速開啟（圖3d）。固定電壓和閥門厚度，閥門開啟時間與閥門面積成正比（圖3e）。固定閥門面積和外加電壓，閥門厚度與開啟時間成正比（圖3f）。不同外加電壓下的藥物釋放曲線趨勢相同，電壓對牛血清蛋白（BSA）釋放動力學無顯著影響（圖3g）。藥物釋放速率與閥門面積成正比（圖3h）。不同閥門厚度的藥物釋放動力學無顯著差異（圖3i）。

4.ADDS的多功能性

將Mg閥串聯折疊交替排列形成多個封閉儲藥室，各儲藥室在空間上疊加最終得到多閥ADDS（圖4a，b）。閥門、藥物和儲存室呈三明治狀堆疊（圖4c）。多閥ADDS可裝載相同的藥物以脈動方式給藥（圖4d）。閥門觸發后，累積藥物釋放曲線逐步增加，分別達到100%、167%和207%，沒有電刺激時ADDS沒有藥物泄漏（圖4e）。當不同的藥物被裝載在藥物儲存室時可順序釋放多種藥物（圖4f）。將牛血清白蛋白（BSA）、骨碎補總黃酮（OTF）和阿霉素（DOX）裝入多閥儲存室。Mg閥依次打開后，BSA、OTF和DOX分別以72%、59%和28%的釋放量迅速釋放（圖4g）。

5.多功能ADDS體內給藥性能研究

將ADDS植入大鼠背部驗證其體內給藥的脈沖釋藥功能（圖5a，b）。當電壓觸發Mg閥開啟時，NONOates（Diazeniumdiolates）進入大鼠血液，迅速釋放NO（圖5c）。每隔60分鐘向ADDS施加3V電壓，持續2分鐘，觸發閥門打開并釋放二乙烯三胺（DETA）NONOates（圖5d）。大鼠血中NO濃度在ADDS開啟和靜息期間隨閥門開啟呈先升高后降低的波動趨勢（圖5e）。

6.ADDS的雙時間線給藥

將血管內皮生長因子（VEGF）載入ADDS儲存室中，將紫杉醇（PTX）載入PLGA儲存室中。觸發閥門后，175 ng的VEGF迅速釋放，1 h后，VEGF釋放總量為300 ng（圖6a）。PLGA內的PTX可以釋放長達63天或更長時間（圖6b）。PTX的釋放在第一周比之后的階段更低、更慢（圖6c）。提取物與人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）共培養24 h后，第1 h、第1 d和第3 d組細胞密度均高于對照組。共培養72 h后，1 h和1 d組保持相同趨勢，3 d組細胞密度略有下降（圖6d）。圖6e是HUVECs的吖啶橙/溴化乙錠（AO/EB）染色結果。將人臍動脈平滑肌細胞（HUASMCs）與提取物共培養，只有7 d組在共培養24 h后顯著抑制HUASMCs的增殖。72 h后，各組HUASMCs的增殖均明顯受到抑制（圖6f，g）。實驗組HUVEC劃痕的愈合率明顯高于對照組（圖6h）。實驗12 h和24 h后，實驗組HUASMC劃痕的愈合率明顯低于對照組（圖6i）。

7.添加劑在生物反應器中的血管修復性能

生物反應器系統由血管室、循環管、電源、用于流體交換的三通接口和培養箱組成（圖7a）。介質通過三通口注入反應器。并通過蠕動泵在血管內和血管外循環（圖7b）。與對照組相比各實驗組的管腔面積均顯著增加（圖7c）。損傷后在生物反應器中培養7 d的血管作為EV1；血管植入ADDS培養7 d的血管作為EV2。各實驗組中EV2的管腔面積增加幅度明顯小于EV1（圖7d）。與對照組相比，EV1的內膜和中膜厚度明顯減少，EV2的厚度與對照組相比無顯著差異（圖7e）。各組均有不同程度的細胞凋亡（圖7c）。EV1細胞凋亡率明顯高于其他各組，EV2細胞凋亡率與對照組相比無顯著差異（圖7f）。

結論