智能凝胶微球的制备及其在卵巢癌细胞体外三维培养中的应用

发布时间：2017-06-11 11:11

  本文关键词：智能凝胶微球的制备及其在卵巢癌细胞体外三维培养中的应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：细胞体外培养一直是生物组织工程领域研究的重要内容,有效的模拟组织细胞在体内所处的化学、物理和生物环境成为细胞体外培养首要解决的问题。细胞三维培养是指在模拟体内细胞的化学、物理和生物学条件下,在三维支架中进行细胞培养。与传统的体外二维细胞培养(2D培养)相比,体外三维细胞培养(3D培养)更接近细胞在体内生长的微环境。随着组织工程的发展,具有良好生物相容性的水凝胶已经广泛应用于体外细胞培养。水凝胶是一类含有亲水基团,能在水中溶胀而不溶解的具有三维网络结构的高分子聚合物,其独特结构以及高含水量与细胞外基质(ECM)结构性能类似。环糊精超分子水凝胶除了具有一般水凝胶的基本特性,还具有独特的自组装和分子识别特性,可以表现出良好的智能响应效应,如温度、光、pH值等刺激响应性。本课题基于β-环糊精(β-CD)和偶氮苯(Azo)的主客体作用,制备光响应智能凝胶微球,并在微球上引入RGD(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸,Arginine-Glycine-Aspartic acid),对其在细胞培养应用中做了初步探索。当在可见光照射下,由于RGD的存在,细胞在微球上表现出良好的吸附性,有利于细胞的培养；当在紫外光照射下,RGD随Azo从微球上脱离,导致细胞从微球上脱离,这有利于捕获培养的细胞。具体内容如下：1、枝接有β-CD的PEG交联P(MVE-alt-MA) (Poly(methyl vinyl ether-alt-maleic acid))凝胶微球的制备与表征。首先,通过酯化反应,将p-CD枝接到P (MVE-alt-MAH) (Poly(methyl vinyl ether-alt-maleic anhydride))上,然后用反相悬浮聚合法将PEG与P(MVE-alt-MA)-g-β-CD交联制备PEG交联P(MVE-alt-MA)-g-β-CD凝胶微球,通过光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)图片可知制备的凝胶微球表面相对光滑,粒径相对均一。2、将RGD与偶氮苯连接,通过β-CD与偶氮苯的主客体作用,将Azo-RGD修饰到制备的凝胶微球上,实现微球的光响应性。由于环糊精的外缘亲水而内腔疏水,因而它能够像酶一样提供一个疏水的结合部位,作为主体包络各种适当的客体,形成包合物及分子组装体系。偶氮苯在可见光照射下,呈反式结构,可进入β-CD内腔,自组装形成包合物,而在紫外光(UV)照射下,偶氮苯发生顺反异构转变,呈顺式结构,从β-CD内腔脱离,从而实现p-CD与偶氮苯在不同光照射下分离和吸附可控,继而实现制备的智能凝胶微球具有光响应性,控制细胞分离和吸附。为提高细胞在智能凝胶微球上的吸附,本课题还引入RGD,以实现细胞在微球表面更好的成长。3、利用制备的光响应智能凝胶微球培养卵巢癌SKOV3细胞,实现细胞的智能培养,分析比较细胞在不同光照下的活性、形貌、增殖情况。实验表明,相对于在紫外光照射下的智能微球,细胞在可见光照射下的智能微球表面表现出更好的粘附性。
【关键词】：智能水凝胶 三维细胞培养 光响应 β-CD 偶氮苯
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R943;R96
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-38
• 1.1 引言12
• 1.2 智能凝胶类型12-15
• 1.2.1 温度敏感性水凝胶13
• 1.2.2 pH敏感水凝胶13-14
• 1.2.3 光敏感水凝胶14-15
• 1.2.4 电场敏感性水凝胶15
• 1.3 智能凝胶在细胞三维培养中的应用15-20
• 1.3.1 温度敏感性水凝胶在细胞培养中的应用15-17
• 1.3.2 pH敏感性水凝胶胶在细胞培养中的应用17-18
• 1.3.3 光敏感性水凝胶在细胞培养中的应用18-20
• 1.3.4 其他智能凝胶在细胞三维培养中的应用20
• 1.4 凝胶三维支架对细胞生长的影响20-22
• 1.4.1 智能凝胶支架对细胞活性和铺展能力的影响20-21
• 1.4.2 智能凝胶支架对细胞分化和迁移的影响21-22
• 1.5 基于环糊精主客体识别作用的光响应智能水凝胶22-25
• 1.5.1 环糊精的结构与性质22
• 1.5.2 基于环糊精/偶氮苯主客体作用的光响应水凝胶22-24
• 1.5.3 基于环糊精/金刚烷的光响应水凝胶24-25
• 1.6 含RGD的多肽对细胞行为的影响25-27
• 1.6.1 ECM对细胞生长的影响25-26
• 1.6.2 含RGD的多肽对细胞粘附行为的影响26
• 1.6.3 含RGD的多肽在组织工程中的应用26-27
• 1.7 目前存在的问题与挑战27
• 1.8 本论文主要研究内容27-28
• 参考文献28-38
• 第二章 凝胶微球的制备和表征38-52
• 2.1 引言38-39
• 2.2 实验材料与仪器39-40
• 2.2.1 实验材料39-40
• 2.2.2 实验仪器40
• 2.3 实验方法40-43
• 2.3.1 P(MVE-alt-MAH)枝接β-CD40-41
• 2.3.2 凝胶微球的制备41-42
• 2.3.3 凝胶的制备42
• 2.3.4 凝胶的制备42-43
• 2.3.4.1 红外光谱测试42
• 2.3.4.2 PEG交联P(MVE-alt-MA)-β-CD水凝胶的力学性能测试42
• 2.3.4.3 PEG交联P(MVE-alt-MA)-β-CD内部结构表征42
• 2.3.4.4 微球的表面形貌表征42-43
• 2.4 结果与讨论43-48
• 2.4.1 凝胶微球的制备原理43-44
• 2.4.2 红外光谱分析44-45
• 2.4.3 力学性能分析45-46
• 2.4.4 凝胶横截面形貌46
• 2.4.5 凝胶微球的形貌及各因素对凝胶微球的影响46-48
• 2.5 本章小结48
• 参考文献48-52
• 第三章 光响应智能凝胶微球的制备和表征52-63
• 3.1 引言52-53
• 3.2 实验材料与仪器53-54
• 3.2.1 实验材料53
• 3.2.2 实验仪器53-54
• 3.3 实验方法54-57
• 3.3.1 偶氮苯的羧基化54-55
• 3.3.2 羧基化偶氮苯接RGD55
• 3.3.3 通过主客体作用制备光响应智能凝胶微球55-56
• 3.3.4 测试与表征56-57
• 3.3.4.1 红外光谱测试56
• 3.3.4.2 ~1H NMR测试56
• 3.3.4.3 紫外光照射前后EDS测试56-57
• 3.4 结果与讨论57-60
• 3.4.1 β-CD与Azo发生主客体作用原理57
• 3.4.2 红外光谱分析57-58
• 3.4.3 Azo-COOH与Azo-RGD ~1H NMR图谱分析58-59
• 3.4.4 紫外光照射前后EDS测试分析59-60
• 3.5 本章小结60-61
• 参考文献61-63
• 第四章 光响应凝胶微球在SKOV3细胞培养中的应用63-73
• 4.1 引言63-64
• 4.2 实验材料与仪器64-65
• 4.2.1 实验材料64
• 4.2.2 实验仪器64-65
• 4.3 实验方法65-67
• 4.3.1 卵巢癌SKOV3细胞培养65-66
• 4.3.2 细胞活性的测定66
• 4.3.3 细胞的分布和形态的观察66-67
• 4.4 结果与分析67-70
• 4.4.1 细胞活性67-68
• 4.4.2 细胞分布和形态观察68-70
• 4.5 本章小结70-71
• 参考文献71-73
• 第五章 总结与展望73-77
• 5.1 全文总结73-74
• 5.2 创新性74-75
• 5.3 展望75-77
• 致谢77-79
• 硕士期间学术活动79

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