PHBV纤维支架的表面功能化及其生物相容性的研究

发布时间：2017-07-08 20:23

  本文关键词：PHBV纤维支架的表面功能化及其生物相容性的研究

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【摘要】：软骨细胞和骨髓间充质干细胞的体外扩增是制约软骨组织工程发展的关键问题,通过生物活性支架模拟体内细胞生存微环境,调控种子细胞的体外增殖,维持种子细胞的生长活性,是解决软骨组织工程种子细胞体外扩增的有效策略。聚羟基丁酸-聚羟基戊酸(PHBV)是革兰氏菌在非平衡状态下合成的作为细胞碳源和能源的储存物质,由于其具有良好的生物相容性、可控的降解速率、降解产物无毒性和良好的可加工性,被广泛的应用在组织工程领域。但是由于其高分子疏水性和表面缺少细胞识别位点,不利于细胞在材料上的黏附和生长,因此需要对PHBV材料进行表面改性。本研究通过化学改性提高PHBV材料的亲水性,以用于促进软骨细胞和骨髓间充质干细胞的体外增殖。本研究通过静电纺丝法制备了PHBV纤维支架,通过化学改性分别将葡聚糖、氨糖和明胶三种生物活性分子接枝到PHBV纤维支架的表面,并且通过染色法检测PHBV纤维支架的表面接枝密度,探讨改性参数对接枝密度的影响,优化PHBV纤维支架的改性参数。通过傅里叶红外光谱、润湿角和体外降解实验表征改性的PHBV纤维支架,结果表明葡聚糖、氨糖和明胶被成功的接枝到PHBV纤维支架表面,显著改善PHBV纤维支架的亲水性,并且提高了PHBV纤维支架的体外降解速率。为了探索改性PHBV支架对于软骨细胞和骨髓间充质干细胞的体外调控作用,通过将软骨细胞和BMSCs种植在改性支架上,采用Alamar Blue试剂检测细胞在不同支架上的增殖率,其结果表明三种改性方法均可以提高PHBV纤维支架的生物相容性,软骨细胞在三种物质改性PHBV纤维支架上都展现了较高的增殖率,而BMSCs仅在葡聚糖改性支架上具有较高的的增殖率,通过电镜观察两种细胞在不同支架上的形貌发现改性PHBV纤维支架更加有利于软骨细胞和BMSCs的黏附,细胞在两种不同支架上均形貌正常,表明了改性均提高了PHBV的生物相容性,可以作为一种潜在的组织工程支架应用在软骨组织工程领域,促进软骨组织工程的发展。
【关键词】：软骨组织工程 PHBV 表面改性 骨髓间充质干细胞 生物相容性
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08;R68
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 第一章 绪论15-30
• 1.1 软骨组织工程15-17
• 1.1.1 组织工程的定义15-16
• 1.1.2 软骨组织工程原理和方法16
• 1.1.3 软骨组织工程的研究进展16-17
• 1.2 软骨组织工程的研究内容17-25
• 1.2.1 种子细胞17-20
• 1.2.2 支架材料20-25
• 1.2.3 生长因子25
• 1.3 纤维支架材料的制备25-27
• 1.3.1 溶剂浇铸-粒子滤出25-26
• 1.3.2 冷冻干燥26
• 1.3.3 超临界流体技术26
• 1.3.4 热致相分离法26
• 1.3.5 静电纺丝法26-27
• 1.4 组织工程支架表面改性27-29
• 1.4.1 物理涂层27-28
• 1.4.2 等离子表面改性28
• 1.4.3 湿化学改性28
• 1.4.4 表面接枝聚合28-29
• 1.5 研究内容及目的29-30
• 第二章 葡聚糖/PHBV复合纤维支架的制备及其生物相容性的研究30-54
• 2.1 引言30
• 2.2 实验原料与仪器30-31
• 2.3 实验方法31-32
• 2.3.1 PHBV纤维支架的制备31-32
• 2.3.2 PHBV纤维支架的表面改性32
• 2.4 物化性能表征32-34
• 2.4.1 PHBV接枝密度测定32-33
• 2.4.2 傅里叶红外光谱表征33
• 2.4.3 亲水性表征33-34
• 2.4.4 支架的形貌表征34
• 2.4.5 PHBV纤维支架的体外降解34
• 2.5 生物学表征34-36
• 2.5.1 骨髓间充质干细胞的提取、分离与培养34
• 2.5.2 软骨细胞培养34-35
• 2.5.3 细胞种植实验35
• 2.5.4 Alamar Blue检测细胞增殖率35
• 2.5.5 细胞在材料上的生长形貌35-36
• 2.6 统计学分析36
• 2.7 实验结果与讨论36-52
• 2.7.1 PHBV纤维支架制备参数的优化36-41
• 2.7.2 PHBV纤维支架的表面改性41-45
• 2.7.3 傅里叶红外光谱表征45-46
• 2.7.4 亲水性表征46-47
• 2.7.5 PHBV纤维支架的微观形貌47-48
• 2.7.6 改性PHBV支架的体外降解行为48-49
• 2.7.7 软骨细胞在PHBV纤维支架的增殖活性49-50
• 2.7.8 软骨细胞在PHBV纤维支架上的生长形貌50-51
• 2.7.9 BMSCs在PHBV纤维支架上的增殖活性51
• 2.7.10 BMSCs在PHBV纤维支架上生长形貌51-52
• 2.8 本章小结52-54
• 第三章 氨糖/PHBV复合纤维支架的制备及其生物相容性的研究54-66
• 3.1 前言54
• 3.2 实验原料和仪器54-56
• 3.3 实验方法56-57
• 3.3.1 PHBV纤维支架的制备56
• 3.3.2 PHBV纤维支架的表面改性56-57
• 3.4 物化性能表征57-58
• 3.4.1 PHBV纤维支架物理形貌57
• 3.4.2 PHBV碱解参数的探讨57
• 3.4.3 氨糖接枝时间对PHBV亲水性的影响57-58
• 3.4.4 傅里叶变换红外光谱检测58
• 3.4.5 亲水性表征58
• 3.4.6 PHBV纤维支架的体外降解行为58
• 3.5 生物相容性表征58-59
• 3.5.1 软骨细胞的传代培养58
• 3.5.2 软骨细胞接种58-59
• 3.5.3 Alamar Blue检测细胞增殖率59
• 3.5.4 软骨细胞在PHBV纤维支架上的生长形貌59
• 3.6 统计学分析59
• 3.7 结果与讨论59-65
• 3.7.1 PHBV碱解参数探讨59-60
• 3.7.2 氨糖反应与润湿角的关系60
• 3.7.3 傅里叶变换红外光谱检测60-61
• 3.7.4 亲水性表征61-62
• 3.7.5 PHBV纤维支架微观形貌62
• 3.7.6 氨糖改性PHBV纤维支架的体外降解行为62-63
• 3.7.7 软骨细胞在PHBV纤维支架上的增殖活性63-64
• 3.7.8 软骨细胞在PHBV纤维支架上的生长形貌64-65
• 3.8 总结65-66
• 第四章 明胶/PHBV复合支架的制备及其生物相容性的研究66-76
• 4.1 前言66
• 4.2 实验原料和仪器66-67
• 4.3 试验方法67-68
• 4.3.1 PHBV纤维支架的制备67
• 4.3.2 PHBV纤维支架的改性67-68
• 4.4 物化性能表征68-69
• 4.4.1 PHBV纤维支架胺解参数探讨68
• 4.4.2 傅里叶红外光谱表征68
• 4.4.3 亲水性表征68-69
• 4.4.4 PHBV纤维支架物理形貌69
• 4.4.5 PHBV纤维支架的降解行为69
• 4.5 生物学表征69
• 4.5.1 软骨细胞的传代培养69
• 4.5.2 软骨细胞的接种69
• 4.5.3 Alamar Blue检测软骨细胞在PHBV纤维支架上的增殖活性69
• 4.5.4 软骨细胞在PHBV纤维支架上的生长形貌69
• 4.6 统计学分析69
• 4.7 实验结果与讨论69-75
• 4.7.1 PHBV胺解参数的探讨69-71
• 4.7.2 傅里叶红外光谱表征71
• 4.7.3 亲水性表征71-72
• 4.7.4 PHBV纤维支架的物理形貌72
• 4.7.5 PHBV纤维支架的体外降解行为72-73
• 4.7.7 软骨细胞在PHBV纤维支架上的增殖活性73-74
• 4.7.8 软骨细胞在PHBV纤维支架的生长形貌74-75
• 4.8 本章小结75-76
• 总结76-78
• 参考文献78-84
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录84-85
• 致谢85

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本文编号：536167