仿贻贝电活性抗氧化支架的制备及其用于伤口组织修复的性能研究

发布时间：2020-06-15 04:27

【摘要】：支架材料具有相互贯通的多孔结构,有利于营养物质的交换以及细胞长入,促进新生组织细胞外基质的构建,是一种理想的伤口组织修复材料。然而,目前伤口组织修复支架材料的设计,大多为提高其生物相容性,而忽略了材料和伤口修复微环境中的各种生理信号的相互整合,从而影响伤口修复效率。伤口组织再生过程涉及了多种生理信号的协同作用,在伤口再生过程中扮演着重要的角色。其中,生理电信号在伤口再生过程中能够调控细胞行为并促进组织再生;过量的活性氧/自由基将会导致伤口处产生氧化应激,诱导细胞的氧化损伤阻碍再生。因此,为了加速伤口愈合效率,需要针对伤口处特殊微环境设计伤口敷料,采用活性材料协调生理信号促进组织再生。基于仿贻贝化学,本论文设计了一种具有良好机械性能、电活性以及抗氧化的多功能生物活性支架。研究了支架的结构成分与其机械性能、电活性以及抗氧化性之间的关系,并且探究了支架的生理响应对组织再生的影响。主要的研究内容包括以下两个部分:第一,通过仿生贻贝粘附化学的方法制备出了具有良好生物活性的天然高分子支架。利用儿茶酚羟基的还原性以及粘附性,采用多巴胺将氧化石墨烯进行还原得到具有良好导电性的还原氧化石墨烯(pGO);同时酚羟基可以修饰在还原氧化石墨烯的表面,赋予还原氧化石墨烯还原性。此外儿茶酚羟基以及氨基等官能团的引入也会大大提升pGO的分散性。然后再将pGO分散到壳聚糖(CS)和丝素蛋白(SF)的水溶液中,通过双交联以及冷冻干燥技术制备出具有良好电活性以及抗氧化性能的pGO-CS/SF复合支架。结果发现,pGO的引入可以作为纳米增强剂增强pGO-CS/SF支架的机械性能。同时由于pGO良好的导电性以及抗氧化性能,可以赋予pGO-CS/SF支架具有良好的导电性,以及对DPPH自由基和羟基自由基良好的清除能力。第二,通过细胞实验和动物实验探究了pGO-CS/SF复合支架对于伤口修复过程中的氧化还原信号和生理电信号的调节作用。首先,将成肌细胞(C2C12)细胞接种在材料上并通过高通量电刺激装置施加模拟电信号,结果发现在外界模拟电信号的刺激下,C2C12细胞可以有效的增殖,同时细胞的形态也会随着电场的作用发生取向。此外,我们通过刺激巨噬细胞(RAW.2647)探究了pGO-CS/SF支架对于氧化还原信号的调节;结果表明,pGO-CS/SF支架可以有效地清除环境中的活性氧(ROS)组分,降低细胞的氧化应激。体内全层皮肤缺损模型结果表明由于具有良好的电活性以及抗氧化性能,pGO-CS/SF支架具有优异的伤口组织修复能力。综上所述,我们通过仿贻贝化学的方法制备了一种兼具电活性以及抗氧化性能的生物活性支架。该支架可以通过调节氧化还原信号以及生理电信号促进伤口组织的再生。本研究为伤口组织再生材料的研发提供了一种新思路。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R318.08;TQ317
【图文】：

浓度分布,组织再生,伤口,电流

Figure 1-2 Wound current and tissue regeneration. (a) Generation of wound current. (b) Electricstimulation and cell migration, differentiation and proliferation图 1-2 伤口电流和组织再生。（a）伤口电流的产生[15]。（b）电刺激和细胞的迁移，分化和增殖1.2.2 电刺激调控细胞行为电信号调节细胞的行为，主要是其直接作用于细胞质、细胞膜以及细胞内蛋白[8]细胞质中含有大量的离子和带电蛋白等电解质，并且处于一个动态平衡状态；当外电信号刺激作用到细胞时，原本的电解质的动态平衡将会发生变化，其电解质分子运动以及浓度分布发生改变[18]。除了电解质之外，电信号也可以调节细胞膜上离子进出。这主要是由于外界的 EF 可以扰乱跨膜电位，改变了细胞膜上的蛋白质而调节子穿过细胞膜[19]。此外，电信号还会对蛋白质偶极矩与电调膜电位进行调节，引起面分子的电泳积聚或通过调节膜蛋白的构象状态的变化[20]。通过对细胞内带电物质

技术路线图

本研究技术路线图

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