3D打印水凝胶作为固定化载体用于生物过程

发布时间：2022-10-20 13:11

　　三维（3D）生物打印作为3D打印的热点,多数用于组织工程方面,鲜少用于酶催化过程。本文制备了海藻酸钠/聚丙烯酰胺/羟基磷灰石（SA/PAM/HA）混合互穿网络聚合物SA-AM-HA水凝胶,并进行组分优化以及应用。首先,制备了海藻酸钠-氯化钙（SA-CaC12）、聚丙烯酰胺（PAM）单网络水凝胶,SA-AM以及SA-AM-HA双网络水凝胶,通过SEM和FTIR证明了 SA-AM水凝胶的合成,并通过溶胀度,SEM,机械性能,流变性能证明了 SA-AM-HA水凝胶作为固定化载体的优势。SA-AM-HA水凝胶的压缩模量（7.16 MPa）比SA-AM水凝胶的压缩模量高14倍,SA-AM-HA水凝胶的最大储能模量为31960 Pa。然后,对SA/PAM/HA组分进行比例优化,通过溶胀度,SEM,机械性能,流变性能,孔隙率,最终确定SA-AM-HA水凝胶的制备最佳比例为SA:HA=1.2:1,AM:SA=4:1。在酶催化应用中,固定化基质的非催化性质是重要的一方面。我们采用基于挤出的生物3D打印技术进行固定化酶的一锅法制备。接下来,我们使用不同类型的固定化葡萄糖氧化酶/过氧化氢酶来合成葡萄糖酸。随... 

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

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学位论文数集
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 3D打印的应用
    1.3 生物3D打印的分类
    1.4 生物3D打印的材料
    1.5 影响3D打印水凝胶支架的关键因素
        1.5.1 流变性能
        1.5.2 交联机理
    1.6 生物3D打印水凝胶材料的选择
    1.7 水凝胶支架用于酶催化反应的潜力
    1.8 水凝胶支架应用于软骨组织工程
    1.9 研究目标与内容
        1.9.1 研究内容
        1.9.2 研究目标
    1.10 论文创新性
第二章 打印介质的选择
    2.1 引言
    2.2 实验材料和仪器
    2.3 实验方法
        2.3.1 单/双网络水凝胶的制备
        2.3.2 水凝胶的性能表征
        2.3.3 SA-AM-HA水凝胶的制备及其比例优化
        2.3.4 BET比表面积及孔隙率测定
    2.4 结果与分析
        2.4.1 双网络水凝胶红外光谱分析
        2.4.2 水凝胶溶胀度和凝胶分数分析
        2.4.3 EDS表面元素分析
        2.4.4 流变性能表征
        2.4.5 凝胶断面形貌图
        2.4.6 力学性能表征
        2.4.7 SA与HA凝胶比例对流变性能的影响
        2.4.8 SA与AM凝胶比例对流变性能的影响
        2.4.9 BET及比表面积数据分析
        2.4.10 不同比例凝胶断面形貌分析
        2.4.11 不同比例凝胶力学性能
    2.5 本章小结
第三章 3D打印水凝胶支架的研究
    3.1 引言
    3.2 实验材料和仪器
    3.3 实验方法
        3.3.1 可打印性实验
        3.3.2 网格状支架的打印
    3.4 结果与分析
        3.4.1 凝胶可打印性研究
        3.4.2 凝胶扩散现象
        3.4.3 不同凝胶比例的扩散速率
        3.4.4 打印距离与线宽的关系
        3.4.5 溶胀及力学性能
    3.5 本章小结
第四章 3D打印水凝胶作为固定化载体用于固定化酶
    4.1 引言
    4.2 实验材料和仪器
    4.3 实验方法
        4.3.1 固定酶的制备
        4.3.2 酶包埋率的测定
        4.3.3 酶活力的测定
        4.3.4 酶活损失测定
        4.3.5 激光共聚焦显微镜观察
        4.3.6 酶催化的酶活比例优化
        4.3.7 葡萄糖的测定
        4.3.8 不同孔径固定化载体催化效果研究
        4.3.9 固定化双酶比例优化
        4.3.10 葡萄糖酸的酶促合成和固定化酶的操作稳定性
    4.4 结果与分析
        4.4.1 酶的包埋
        4.4.2 激光共聚焦
        4.4.3 游离酶比例优化
        4.4.4 不同比例的游离酶催化效果比较
        4.4.5 凝胶支架的形貌
        4.4.6 不同孔径的固定化载体对葡萄糖催化效果的影响
        4.4.7 固定化酶合成葡萄糖酸的可重复性
    4.5 本章小结
第五章 探究支架孔径对细胞增殖的影响
    5.1 引言
    5.2 实验材料和仪器
    5.3 实验方法
        5.3.1 SA-Gel凝胶和SA-Gel-HA凝胶的制备
        5.3.2 不同孔径凝胶的打印及细胞培养前准备
        5.3.3 SA-Gel凝胶和SA-Gel-HA凝胶的形貌观察
        5.3.4 ADTC5小鼠成软骨细胞复苏与传代
        5.3.5 CCK-8法检测细胞增殖
    5.4 结果与分析
        5.4.1 Gel-SA凝胶和Gel-SA-HA凝胶的打印效果
        5.4.2 凝胶形貌
        5.4.3 不同孔径的凝胶支架
        5.4.4 不同孔径的支架的细胞增殖情况及细胞抑制率
    5.5 本章小结
第六章 结论和展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]天然生物材料在组织工程和再生医学中的应用[J]. 刘鑫,齐磊,左明星,夏中博,徐兰举.  医疗卫生装备. 2019(03)
[2]生物3D打印高分子材料发展现状与趋势[J]. 毛宏理,顾忠伟.  中国材料进展. 2018(12)
[3]3D打印技术在骨科中的应用研究进展[J]. 越雷,孙浩林,李淳德.  山东医药. 2019(02)
[4]3D打印技术在细胞打印方面的应用与发展[J]. 魏玉雪,刘晓秋,李迪,吕珊珊,魏珍.  海南医学. 2017(05)
[5]我国3D打印技术发展现状及环境分析[J]. 郭继周,邓启文.  国防科技. 2015(03)

硕士论文
[1]三维生物打印构建电活性水凝胶组织工程支架的研究[D]. 董世磊.北京印刷学院 2017
[2]3D打印控制方案设计与实现[D]. 李秋实.湖北工业大学 2016
[3]双网络水凝胶支架的三维打印制备工艺及性能研究[D]. 彭波.华南理工大学 2016



本文编号：3694576