혈관내피화 증진을 위한 CD34 단클론항체가 고정된 소구경 폴리우레탄 인공혈관에 관한 연구
CD34 monoclonal antibody immobilized small-diameter polyurethane vascular graft to enhance endothelialization
- 주제(키워드) 폴리우레탄 인공혈관 , 혈관내피화 , CD34 단클론항체
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 박기동 교수님
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 분자과학기술학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000009565
- 본문언어 영어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
폴리우레탄은 뛰어난 기계적 물성과 생체적합성으로 인해 심혈관계 의료용 고분자로써 널리 이용 되지만, 소구경 인공혈관에 적용하기 위해서는 혈액적합성을 향상시키는 것이 매우 중요하다. 소구경 인공혈관의 주요 실패 원인은 혈관 내 혈전형성 및 평활근세포의 과량증식에 따른다. 최근, 이를 해결하기 위해, 혈관내피전구세포를 이용한 소구경 인공혈관에 많은 연구가 진행되고 있다. 혈관내피전구세포는 혈액과 함께 온몸을 순환하다가, 혈관 내 상처가 발생하면 상처부위에서 혈과내피세포로 분화되어 상처를 치료하게 하는 세포이다. 이 연구의 목적은 혈관내피전구세포와 항원-항체반응을 할 수 있는 CD34단클론항체를 폴리우레탄 표면에 고정하여, 혈액 내 혈관내피전구세포를 폴리우레탄 표면에서 붙잡는다. 이렇게 붙잡힌 혈관내피전구세포는 폴리우레탄 표면에서 혈관내피세포로 분화된다. 그 결과, 수 시간 내에 폴리우레탄 표면에 혈관내피세포를 분화하여 혈전생성 및 평활근세포의 과량 증식을 방지하여 소구경 인공혈관의 개통성을 높이고자 한다. 실험방법은 다음과 같다. 폴리우레탄 지지체를 전기방사법을 이용해 제조한 다음, 양 말단에 아이소시아네이트기를 가진 폴리에틸렌글라이콜을 그 표면에 도입한다. 그 다음 EDC로 활성화시킨 헤파린을 폴리에틸렌글라이콜 말단의 아민기와 반응시킨다. 그렇게 하여 도입된 폴리에틸렌글라이콜과 헤파린은 각각 산-염기 적정법, 톨루이딘 블루 분석법을 통하여 정량화 하였다. CD34단클론항체는 폴리에틸렌글라이콜의 아민기를 Sulfo-EGS로 활성화 시킨 후 항체표면의 아민기와 반응하였다. 이렇게 고정된 CD34단클론항체는 효소면역항체법을 이용하여 정량 하였다. CD34단클론항체로 개질한 표면의 물리-화학적 특징은 접촉각 측정, 원자력간 현미경, X선 광전자 분광법으로 분석하였다. 개질된 표면과 세포와의 상호작용은 CD34항원이 표면에 있는 조혈모세포를 이용하여 고정된 CD34단클론항체와 항원-항체반응을 하는 것을 확인하였다. 현재 CD34단클론항체가 고정된 폴리우레탄 인공혈관을 개에 삽입한 동물실험이 진행 중이다. 위와 같은 실험을 통해 얻어진 결과는 성공적으로 폴리에틸렌글라이콜, 헤파린, CD34단클론항체가 폴리우레탄표면에 고정되었으며 고정된 단 클론 항체는 활성을 유지함을 확인하였다. 결론적으로, CD34단클론항체가 고정된 폴리우레탄 인공혈관은 소구경 인공혈관에 응용 가능하다.
more초록/요약
Cardiovascular disease, including coronary artery and peripheral vascular pathologies, is the leading cause of mortality in the United States and Western countries. There is a pressing need to develop small-diameter vascular vessels for bypass surgery and other vascular reconstructive procedures. Good mechanical properties and blood compatibility make polyurethane (PU) frequently used components of cardiovascular implants. But poor endothelialization of PU surface has been a major drawback. To overcome this, recently there has been a growing interest in utilizing endothelial progenitor cell (EPC) as a luminal surface on vascular devices. After endothelial injury, EPC can contribute to vascular repair because EPC differentiated into mature endothelial cells (ECs). It is reported that EPC express CD34, CD133, CD31, VE-cadherin, VEGFR2, and c-Kit. Our approach by immobilizing CD34 monoclonal antibody (mAb) that can bind with CD34 antigen on EPC is to facilitate the formation of a monolayer of EC on the luminal surface in vivo. We have modified the surfaces of PU by immobilization of CD34 monoclonal antibody that can bind with CD34 antigen on EPC. The purposes of surface modification are for effective CD34 mAb immobilization and increasing biocompatibility by rapid endothelialization. The immobilized CD34 mAb was quantitative by ELISA. The surface modified substrates were characterized by contact angle measurement, atomic force microscopy (AFM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). CD34+ cell test was performed on the modified surfaces via specific interaction by using hematopoietic stem cell. We observed unique surface properties of CD34 mAb immobilized PU and an antibody specific interact with antigen on CD34+ cell because CD34 cell attachment was remarkably greater on CD34 mAb coupled PU than on unmodified PU. The obtained results suggest that CD34 mAb immobilized PU matrices can be applied to blood compatible artificial small-diameter blood vessel.
more목차
I. INTRODUCTION
A. Theoretical background
1. Clinical needs and problems of small-diameter vascular graft
2. Ideal model of small-diameter vascular graft
3. Design of small-diameter vascular graft
4. Polyurethane for vascular graft
5. Surface modification
5.1. Biological significance of PEG at biointerface
5.2. EPC capture system
5.3. Heparin
B. Objectives
II. EXPERIMENTS
A. Materials
B. Preparation of PU films
C. PEG grafting on PU surface
D. CD34 monoclonal antibody immobilization onto PU surface
E. Heparin immobilization onto PU surface for In vivo animal test
F. Surface analysis of PU films
1. Acid-base titration
2. Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay
3. X-ray photoelectron spectroscopy
4. Contact angle measurement
5. Atomic force microscopy
G. In vitro CD34+ cell attachment test
H. In vivo animal test
III. RESULTS AND DISCUSSION
A. Determination of Amount of grafting PEG and heparin
B. Determination of immobilized CD34 mAb on PU surface
C. Elemental analysis by using XPS
D. Surface hydrophilicity
E. Surface topography and roughness of modified PU
F. In vitro CD34+ cell attachment test
IV. CONCLUSION
V. REFERENCES
