缺血性脑卒中是心脑血管疾病中极为常见的一种,也是目前威胁人类健康的主要病因。脑缺血时脑细胞得不到氧及营养物质的及时供应会引起炎症反应,其主要的原因是产生过剩的氧自由基,从而激活炎症细胞因子。反过来炎症因子也会促进产生更多的自由基,使细胞结构明显破坏,造成损伤级联反应。因此近年来国内外学者开始从寻找可以清除炎症因子和自由基的药物来治疗缺血性脑卒中。微纳米马达能够将化学或外部能量转换成机械运动以完成复杂任务,由于其主动运动能力、货物运输和有效穿透能力,微纳米马达在各种生物医学应用中表现出优异的潜力。同时近年研究发现氢气治疗是一种新兴的、有前途的治疗策略,氢分子可以特异性清除细胞毒性高的活性氧,包括·OH和ONOO-而且还能保存正常信号所需的其他活性氧,非常有利于抗氧化和抗炎。本研究通过用生物可降解的聚合物PLGA层不对称地涂覆Mg球来制造氢动力微马达(HPMs)。HPMs通过与水反应从局部产生的氢气,不仅作为运动的推进剂,而且作为清除活性氧和炎症的活性成分。借助脑立体定位仪将HPMs精确注射入MCAO大鼠的侧脑室,在体内对脑缺血再灌注损伤进行抗氧化和抗炎作用。
第一章:HPMs的制备及其运动相关研究通过旋涂的方法成功制备具有不对称结构的HPMs球形结构,SEM和EDX结果显示在微马达内部观察到了来自Mg球的镁的元素分布和来自PLGA壳的碳和氧的分布,证明了 Janus结构的成功形成。由于产生的氢气不断分离,微马达在人工脑脊液和磷酸盐缓冲液中的速度高达51.1 μms-1 和61.12 μm s-1。第二章:HPMs对LPS诱导RAW264.7细胞炎症模型治疗的研究通过LPS诱导RAW264.7细胞炎症模型,通过细胞活力实验和溶血实验得出SiO2@PLGA和HPMs、以及Mg球均不具有细胞毒性。同时通过检测DCFH-DA含量和Cellrox染色可以得出Mg球和HPMs具有清除ROS的能力。最后通过qPCR和ELISA方法得出Mg球和HPMs可以减轻LPS刺激的RAW264.7细胞炎症因子IL-1β、TNF-α和IL-6的mRNA水平和含量。第三章:HPMs精准治疗大鼠MCAO的应用研究通过建立大鼠MCAO模型,借助脑立体定位仪将HPMs精确地注入其侧脑室。通过清除ROS和其引起的炎症,MCAO大鼠的梗死体积显著减少,空间学习和记忆能力提高,副作用最小,证明了 HPMs在抗缺血性卒中方面的有效作用。综上所述本研究研制了具有良好生物相容性和清除活性氧能力的高性能医用高分子材料,为临床治疗急性缺血性卒中或其他氧化应激相关疾病提供了广阔的前景。生物可降解微马达因其体积小、功能多、用途广,为微创治疗提供了巨大的潜力。
