形状记忆微图形基底的制备及其在血管组织工程中的应用

发布时间：2017-05-31 07:18

  本文关键词：形状记忆微图形基底的制备及其在血管组织工程中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：血管组织工程技术在治疗血管疾病的领域内具有极为广阔的应用前景。近年来所常用的人造血管与机体自身正常血管组织相比,具有较大的缺陷。基于此,我们在本论文中,采用形状记忆聚合物作为基底材料,并在其表面制备微图形,构建了一种平滑肌细胞/内皮细胞共培养的模型。最后将该形状记忆微图形基底制备成组织工程血管支架并植入到兔子的颈动脉中,用以考察其在血液环境中的血管化情况。首先,通过开环聚合,亲电取代反应及紫外光交联制备出c-4 arm PEG-PCL。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)及核磁共振氢谱(1H-NMR)证实了4arm PEG-PCL-AC的化学结构。通过差式量热扫描仪(DSC)、X射线衍射(XRD)以及动态力学分析(DMA),对材料的热性能、结晶性能以及形状记忆性能进行了考察。其结果显示材料具有优异的形状记忆性能,包括高的形状固定率及回复率。且该材料的形状记忆转变温度在正常人体生理温度附近。其次,我们采用热微压印光刻技术在形状记忆聚合物基底表面制备出不同的微图案,分别为同心圆环沟槽以及组合圆沟槽(由同心圆环沟槽与放射状直行沟槽复合所得到的图案)。通过扫描电子显微镜(SEM)的结果验证了该表面微图形同样具有良好的微观形状记忆性能。通过ECs/SMCs的共培养实验考察了细胞的形态及一系列行为的变化情况,结果显示,与平面及静态图形基底相比,该表面微图形结构以及形状记忆性能所赋予其的动态变化过程,对共培养的内皮细胞(ECs)及平滑肌细胞(SMCs)的选择性排布行为起到了更为显著地调控作用。最后,将该形状记忆聚合物微图形基底制备成管状的血管支架并植入到新西兰白兔的劲动脉中。在分别植入半个月及一个月的时候将其取出,通过组织学染色及免疫荧光染色对其进行了分析。Masson三色染色的结果显示,形状记忆表面微图形基底(由同心圆沟槽及放射状直形沟槽组成的复合图形)会促进胶原纤维及类血管组织的生成。免疫荧光染色的结果则证实了该组合圆沟槽结构及动态形状记忆过程对新血管在其上的生成起到协同的促进作用。
【关键词】：形状记忆聚合物 微图形 平滑肌细胞 内皮细胞 共培养 血管支架
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08;R54
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-31
• 1.1 形状记忆聚合物13-18
• 1.1.1 形状记忆聚合物概述13
• 1.1.2 形状记忆聚合物原理13-14
• 1.1.3 形状记忆聚合物的分类14-17
• 1.1.4 形状记忆聚合物在生物医学领域的应用17-18
• 1.2 表面微图形及其对细胞的影响18-24
• 1.2.1 微图形简介18-20
• 1.2.2 材料表面微图形化技术20-22
• 1.2.3 微图形与细胞间的相互作用22-24
• 1.3 血管组织工程24-28
• 1.3.1 血管组织工程研究背景24-25
• 1.3.2 血管组织工程研究现状25-28
• 1.3.3 血管组织工程未来方向28
• 1.4 本论文研究目的、研究内容及创新28-31
• 1.4.1 研究意义及目的28-29
• 1.4.2 研究内容29-30
• 1.4.3 本课题的主要创新点30-31
• 第2章 热致型形状记忆c-4 arm PEG-PCL的制备与表征31-46
• 2.1 实验试剂与仪器31-33
• 2.1.1 实验试剂31-32
• 2.1.2 实验仪器32-33
• 2.2 c-4 arm PEG-PCL的合成33-34
• 2.2.1 ε-CL单体的纯化33
• 2.2.2 4 arm PEG的纯化33
• 2.2.3 4 arm PEG-PCL-AC的合成33-34
• 2.2.4 c-4 arm PEG-PCL的合成34
• 2.3 材料的表征方法34-37
• 2.3.1 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)34-35
• 2.3.2 核磁共振氢谱(~1H-NMR)35
• 2.3.3 差示扫描量热分析(DSC)35
• 2.3.4 溶胀度测试35
• 2.3.5 动态热机械性能分析(DMA)35
• 2.3.6 材料的形状记忆性能表征35-36
• 2.3.7 X射线衍射(XRD)36
• 2.3.8 凝胶含量测试36-37
• 2.4 结果与讨论37-45
• 2.4.1 FT-IR表征37
• 2.4.2 1H-NMR表征37-38
• 2.4.3 热性能分析38-39
• 2.4.4 溶胀度表征39-40
• 2.4.5 动态热机械性能分析40-41
• 2.4.6 材料的形状记忆性能表征41-42
• 2.4.7 材料的结晶性能表征42-44
• 2.4.8 凝胶含量及其对结晶性影响的考察44-45
• 2.5 本章小结45-46
• 第3章 形状记忆微图形的制备及其对内皮细胞及平滑肌细胞的调控46-61
• 3.1 形状记忆表面微图形基底的制备46-49
• 3.1.1 微图形模板的设计与表征46-47
• 3.1.2 形状记忆微图形的制备及变形回复47-49
• 3.2 SMCs与ECs的分离及培养49-51
• 3.2.1 生化试剂及仪器49
• 3.2.2 SMCs的提取及培养49-50
• 3.2.3 ECs的提取及培养50
• 3.2.4 SMCs与ECs在形状记忆微图形基底上的变温培养50-51
• 3.3 实验表征测试方法51-53
• 3.3.1 扫描电子显微镜(SEM)表征51
• 3.3.2 体外细胞毒性测试51-52
• 3.3.3 荧光显微镜52
• 3.3.4 激光共聚焦显微镜52-53
• 3.4 结果与讨论53-60
• 3.4.1 材料的微观形状记忆性能表征53
• 3.4.2 体外细胞毒性测试53-55
• 3.4.3 SMCs在形状记忆微图形表面的粘附及分布55-58
• 3.4.4 ECs在形状记忆微图形表面的粘附及分布58-60
• 3.5 本章小结60-61
• 第4章 SMCs/ECs在形状记忆微图形基底上的共培养及血管支架的制备和体内植入61-71
• 4.1 试剂及仪器61-62
• 4.2 SMCs/ECs的共培养模型62
• 4.3 血管支架的制备及动物体内植入实验62-64
• 4.3.1 c-4 arm PEG-PCL形状记忆血管支架的制备62-63
• 4.3.2 动物体内植入实验63-64
• 4.4 实验表征测试方法64-66
• 4.4.1 SMCs/ECs共培养体系的体外细胞毒性测试64
• 4.4.2 激光共聚焦显微镜64-65
• 4.4.3 半定量逆转录聚合酶链式反应(Semi-Quantitative RT-PCR)65
• 4.4.4 组织学染色65-66
• 4.5 结果与讨论66-70
• 4.5.1 SMCs/ECs共培养体系的体外细胞毒性测试66-67
• 4.5.2 SMCs/ECs在形状记忆微图形表面的粘附及分布67-68
• 4.5.3 SMPs微图案基底对SMCs和ECs功能性的影响68-69
• 4.5.4 组织学分析69-70
• 4.6 本章小结70-71
• 结论71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-79
• 攻读硕士期间发表的论文79

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