生物打印构建体外细胞阵列和肿瘤模型

发布时间：2017-07-07 01:00

  本文关键词：生物打印构建体外细胞阵列和肿瘤模型

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【摘要】：生物打印技术是近十年来生命科学领域的研究热点,已经在生物医学工程、干细胞分化、生物微阵列构建等方面有广泛的研究和应用。然而目前市场上销售生物打印机厂商很少,即使有也十分昂贵,这极大限制生物打印技术大规模的研究和应用。针对这一问题,本文作者自行开发了两种简易的生物打印机和一种生物墨水,分别实现了对哺乳动物细胞的直接打印、药物浓度梯度阵列的构建的和和肿瘤模型的构建,为基于生物打印的药物筛选奠定坚实的基础。本文具体研究内容如下：1.通过改造调试商用Canon ip1980热喷墨打印机直接打印人乳腺癌细胞(Mcf-7),构建细胞阵列,显微镜下观察细胞阵列并用Hoechst-PI双荧光染料染色细胞。发现细胞阵列清晰完整,细胞活力较高。表明成功对热喷墨打印机完成生物打印改造。2.通过改变红绿蓝彩色模型(RGB)数值来调节打印输出的5-FU剂量,并用HPLC法对输出的5-FU剂量进行分析,以MTT法考察细胞-药物复合阵列的生物活性。发现当RGB为(30,30,30)时打印输出5-FU的剂量为30.09±2.69gg/mL,此时复合阵列中Mcf-7的相对抑制率为49.02%。为探究基于热喷墨打印技术考察体外细胞水平药物活性评价方法提供一种新思路。3.以壳聚糖和2,3-环氧丙基三甲基氯化铵为原料,通过化学连接法合成不同反应时间N-2-羟丙基三甲基壳聚糖氯化铵(HTCC),考察反应时间对产物理化性质的影响。最终确定以反应时间T=6h制备为三维打印的“生物墨水”主要材料。4.通过对热熔沉积(FDM)三维打印机的改装调试,打印负载Mcf-7的“生物墨水”,构建体外三维肿瘤模型。利用荧光染色法、尿素酶试剂盒和抗肿瘤药物分别考察肿瘤模型的生物功能。发现打印构建的三维肿瘤模型较二维培养肿瘤细胞具有较高生物活性。实现普通3D打印向3D生物打印的有效转变,为研究3D生物打印技术提供一条行之有效的途径。
【关键词】：生物打印 3D打印 细胞微阵列 肿瘤模型
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP334.8;R730.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1. 文献综述9-26
• 1.1 组织工程的研究概况9-11
• 1.1.1 组织工程的研究方法9-10
• 1.1.2 组织工程研究的基本要素10-11
• 1.1.3 组织工程的局限11
• 1.2 水凝胶的研究概况11-18
• 1.2.1 天然水凝胶材料及应用12-17
• 1.2.2 合成水凝胶材料及应用17-18
• 1.3 生物打印的研究概况18-24
• 1.4 课题的提出24-26
• 1.4.1 将普通打印机改造成生物打印机24
• 1.4.2 开发以壳聚糖及其衍生物为材料的“生物墨水”24-26
• 2 细胞阵列的构建26-35
• 2.1 引言26-27
• 2.2 实验部分27-32
• 2.2.1 实验试剂27
• 2.2.2 溶液配制27-28
• 2.2.3 实验仪器28
• 2.2.4 细胞的常规培养28-29
• 2.2.5 打印机和墨盒的生物改造29-31
• 2.2.6 “细胞墨水”的制备和打印31
• 2.2.7 “细胞墨水”最佳浓度的确定31
• 2.2.8 打印输出的细胞数量和细胞活死情况31-32
• 2.3 实验结果和讨论32-34
• 2.3.1 改造的打印机和墨盒32
• 2.3.2 细胞打印的效果32-33
• 2.3.3 “细胞墨水”最佳浓度的确定33-34
• 2.3.4 输出的细胞数量和活性分析34
• 2.4 本节结论34-35
• 3. 细胞-药物复合阵列的构建及在体外活性评价中的应用35-41
• 3.2 实验部分36-37
• 3.2.1 实验试剂36
• 3.2.2 实验仪器36
• 3.2.3 5-FU的HPLC含量分析36
• 3.2.4 “药物墨水”的制备和打印36-37
• 3.2.5 细胞-药物复合阵列的构建及在体外药物活性评价中的应用37
• 3.3 实验结果和讨论37-40
• 3.3.1 5-FU的HPLC含量分析方法验证37-39
• 3.3.2 不同RGB值输出5-FU的含量39-40
• 3.3.3 Mcf-7/5-FU复合微阵列在体外药物活性评价中的应用40
• 3.4 本节结论40-41
• 4. 壳聚糖季铵盐的合成及理化特性研究41-51
• 4.1 引言41-42
• 4.2 实验部分42-44
• 4.2.1 实验试剂42
• 4.2.2 实验仪器42
• 4.2.3 HTCC的合成42-43
• 4.2.4 HTCC的结构表征43
• 4.2.5 HTCC的产率、粘度、取代度和水溶性43-44
• 4.2.6 制备不同反应时间HTCC-GP温敏凝胶44
• 4.3 实验结果和讨论44-50
• 4.3.1 HTCC的红外结构表征44-45
• 4.3.2 HTCC的水溶性和酸碱稳定性45-47
• 4.3.3 反应时间对HTCC产率、粘度和取代度的影响47-48
• 4.3.4 制备不同反应时间HTCC-GP温敏凝胶48-50
• 4.4 本节结论50-51
• 5. 基于3D打印技术构建体外三维细胞生物模型51-71
• 5.1 引言51-52
• 5.2 实验那份52-57
• 5.2.1 实验试剂52-53
• 5.2.2 实验仪器53
• 5.2.3 大鼠肝原代细胞的提取53-54
• 5.2.4 氯化钙溶液最佳浓度的确定54-55
• 5.2.5 HTCC-Gel-SA复合凝胶的制备55
• 5.2.6 水溶胶的体外细胞生物相容性55
• 5.2.7 细胞-水溶胶共混物的制备55-56
• 5.2.8 3D打印机的改造调试和细胞-水溶胶共混物的三维打印56
• 5.2.9 三维结构体的荧光染色56
• 5.2.10 三维结构体内细胞的代谢活性56-57
• 5.3 实验结果和讨论57-70
• 5.3.1 氯化钙溶液的最佳浓度57-58
• 5.3.2 HTCC-Gel-SA复合凝胶的体外生物相容性58-59
• 5.3.3 3D打印机的改装调试和工作参数的确定59-62
• 5.3.4 两种“生物墨水”打印效果的比较62-63
• 5.3.5 观察打印构建的三维结构体63-65
• 5.3.6 三维结构体的荧光染色65-66
• 5.3.7 打印后立即考察三维结构体内细胞活力66-67
• 5.3.8 三维结构体的代谢活性67-70
• 5.4 本节结论70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况76-77
• 致谢77-78

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本文编号：528308