再生医学:生物材料与组织再生
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二、电场耦合负压一体化装置促进创面修复

实验所用电极采用碳纤维材料(图5-19),具有低电阻、低产热、无电化学反应和高电导率等性能,完美符合实验所需电极圈正极和柔性负极的要求。根据实际测量值改变电源大小,以保证创缘附加电场大小为100mV/mm。利用巴马香猪建立可持续稳定施加负压耦合电场的创面愈合模型,发现外加正向生物电场可明显促进伤口愈合,表现为创面愈合率明显升高;而外加反向生物电场可明显抑制伤口愈合,表现为创面愈合率明显降低(图5-20)。正向施加电场促进伤口新生上皮往伤口中心爬行(图5-21);同时,施加外加电场改变细胞排列方式;施加外加电场促进肉芽新生血管的形成(图5-22)。

图5-19 碳纤维电极圈

图5-20 不同情况的外加电场对创面愈合的影响

A.巴马香猪皮肤全层缺损创面施加负压耦合电场后不同时相点创面照片(伤后0、3、7、11、14天)的创面愈合模型;B.不同时相点创面愈合速率变化统计图;C.不同时相点创面收缩率变化统计图。*.P<0.05;**.P<0.01。

生物电场促进创面愈合,促进上皮化,暗示了不同方向的外加电场对角质形成细胞有各方各面的影响。电场耦合负压治疗7天后可见电场对于细胞增殖有明显的作用(图5-23)。不同方向的外加电场对角质形成细胞的分化有明显差别。通过分化标志物K10的染色,可见电场耦合负压治疗3天时电场对于细胞分化有明显的作用(图5-24),提示外加电场可调控表皮细胞分化。

图5-21 不同情况的外加电场影响新生上皮形态、长度及厚度

A.巴马香猪皮肤全层缺损创面施加负压耦合电场后14天创面组织HE染色图;B.不同处理组创面新生表皮长度统计图;C.不同处理组创面新生表皮厚度统计图。*.P<0.05;**.P<0.01。

图5-22 不同方向的外加电场对表皮末端角质形成细胞的影响及肉芽组织新生血管的影响

A.巴马香猪皮肤全层缺损创面施加负压耦合电场后14天创缘组织HE染色图;B.不同处理组创缘新生表皮细胞数目统计图;C.不同处理组创缘表皮移行方向性统计图;D.巴马香猪皮肤全层缺损创面施加负压耦合电场后14天不同处理组创面组织中肉芽组织及新生血管情况(HE染色)。*.P<0.05;**.P<0.01。

图5-23 不同方向的外加电场对创缘角质形成细胞增殖的影响

A.巴马香猪皮肤全层缺损创面施加负压耦合电场后7天创面组织免疫荧光染色图(Ki67,增殖标记物);B.不同处理组创面新生表皮增殖统计图。*.P<0.05;**.P<0.01。DAPI.4,6-联脒-2-苯基吲哚。

图5-24 不同情况的外加电场对创缘角质形成细胞分化的影响

巴马香猪皮肤全层缺损创面施加负压耦合电场后3天创面组织分化标记物K10免疫荧光染色图(K10,角蛋白 10;DAPI示细胞核)。 DAPI.4,6-联脒-2-苯基吲哚。

(江旭品 黄跃生)