图1展示了MMP响应性水凝胶的制备过程及bFGF在MI模型大鼠创面床中的释放机制。碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)是重要的促有丝分裂因子,同时也是形态发生和分化的诱导因子。其具有促进多种细胞增殖、微血管生长与分化、神经原存活以及修复各类软组织等多项生理功能。
bFGF在人体各类细胞中广泛存在,但其生物活性成分的含量较低。bFGF的分子量约为17-23KD,等电点为96,主要由约155个氨基酸构成。这种生长因子在中胚层和外胚层组织中发挥着显著的生理作用。
在促血管生成方面,bFGF是一种强大的内皮细胞分裂原,能有效促进血管的形成与生长。在组织修复和再生的过程中,bFGF通过刺激内皮细胞的增殖和迁移,促进新生血管的形成。同时,它还增强血管网络的稳定性和成熟,对于维持组织正常功能和血液供给至关重要。
bFGF的血管生成作用不仅限于内皮细胞,还通过调控其他相关因子(如血管内皮生长因子VEGF和血管生成素Ang)协同作用来促进血管新生,进而扩展与成熟血管网络。因此,bFGF在改善局部组织血液循环、促进创伤愈合及防治局部缺血性坏死等方面具有重要意义。在心肌损伤疾病的治疗中,通过增强局部缺血组织毛细血管的再生,bFGF能改善心肌功能,从而促进组织的恢复和再生。
2019年,中国科学院戴建武研究员及其团队针对基质金属蛋白酶MMP-2/9,开发出一种具有双重功能的心肌梗死响应性MMP智能水凝胶材料,以按需递送生长因子bFGF,从而抑制心肌重构。这一新方法有效克服了传统局部递送治疗中存在的富集差、毒性大等问题。研究结果表明,该水凝胶材料能够实现bFGF的按需释放,抑制ECM的过度降解,并通过增强血管生成及减少心肌重构,有效改善MI大鼠的生理状态,预示着这一方法有望成为治疗缺血性心脏病的理想选择。
该团队在同年的另一项研究中,将硫酸肝素蛋白多糖(HSPG)结合的bFGF应用于心肌损伤修复。研究表明,HSPG分子比单纯的肝素和硫酸乙酰肝素分子更具高亲和性,能够更有效地结合bFGF,并在心肌损伤部位实现缓慢释放。此外,结合后bFGF的降解也明显减少。动物实验证实,HSPG与bFGF的结合能促进心梗后大鼠心肌组织血管的新生,显著改善心脏的泵血功能。
综上所述,bFGF在促进血管生成方面具有重要的生物学意义及临床应用价值,伴随其作用机制的深入研究,其在心血管疾病治疗及组织工程领域的应用前景将愈加广阔。然而,尽管bFGF在促进血管生成方面表现出卓越效果,但在实际应用中仍需谨慎。过量的生长因子可能引发血管的过度增生或产生其他不良反应,因此,在使用时需根据具体情况进行精确调控。
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