仿生智能高分子水凝胶材料的设计制备及其生物应用

发布时间：2021-10-15 09:25

　　为了满足人们日益增长的应用需求,智能响应型水凝胶凭借其优越的性质成为高分子学科中的研究热点。在科研人员的多方努力下,智能响应型水凝胶的性能有了极大的提升,适用范围不断被发掘。即便如此,大多数智能响应型水凝胶还缺乏生物性能,难以解决生物医学上的实际问题。如何在赋予凝胶多功能的同时,还使其兼具生物性能,是水凝胶实际应用过程中亟需解决的问题。自然界中,生物体的形态、模式和结构为科学的创新提供了灵感,也为解决智能响应型水凝胶在生物应用面临的问题上提供了宝贵的借鉴。从基础研究和实际应用的角度来讲,探索新型的具有生物应用功能的水凝胶具有重要的现实意义。因此,本文以智能响应型水凝胶为主线,借鉴仿生学思维,以解决生物应用中的实际问题为目标,开展了如下工作:首先,受到动物骨基质结构的启发,构建了无机-有机复合支架来辅助干细胞治疗类风湿性关节炎。该复合支架材料将三维打印多孔金属支架与聚多糖自修复水凝胶结合。水凝胶的引入不仅可以将骨髓间充质干细胞递送至靶向部位,还可以在注射后为细胞培养提供有利的微环境。这个结构和功能优化的复合支架充分利用无机和有机材料的优势,更真实地模拟骨基质的物理化学环境。承载骨髓间充质... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：180 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
abstract
第一章 绪论
    第一节 引言
    第二节 水凝胶的研究进展及分类
        1.2.1 根据水凝胶原料分类
        1.2.2 根据水凝胶交联方式分类
        1.2.3 根据水凝胶的环境响应性分类
    第三节 智能响应型水凝胶分类及响应机理
        1.3.1 温度响应型水凝胶
        1.3.2 pH响应型水凝胶
        1.3.3 电场响应型水凝胶
        1.3.4 光响应型水凝胶
        1.3.5 氧化-还原响应型水凝胶
        1.3.6 生物分子响应型水凝胶
        1.3.7 磁响应型水凝胶
        1.3.8 力响应型水凝胶
    第四节 智能响应型水凝胶在生物医学领域的应用
        1.4.1 智能响应型水凝胶在控释上的应用
        1.4.2 智能响应型水凝胶在伤口敷料方面的应用
        1.4.3 智能响应型水凝胶在骨修复上的应用
        1.4.4 智能响应型水凝胶在心脏组织工程上的应用
        1.4.5 智能响应型水凝胶在人工血管上的应用
        1.4.6 智能响应型水凝胶在生物电子接口上的应用
        1.4.7 智能响应型水凝胶在柔性传感器上的应用
    第五节 选题目的与主要研究内容
    参考文献
第二章 仿生智能复合支架的构筑及其在改善类风湿关节炎方面的应用
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验步骤
        2.2.3 聚多糖自修复水凝胶的流变性能测试
        2.2.4 聚多糖自修复水凝胶的体外降解实验
        2.2.5 聚多糖自修复水凝胶的体内降解实验
        2.2.6 细胞实验
        2.2.7 动物活体实验
        2.2.8 炎症评估
        2.2.9 Micro-CT扫描
        2.2.10 组织学分析
        2.2.11 仪器表征
        2.2.12 数据统计分析
    第三节 实验结果与讨论
        2.3.1 自修复水凝胶的设计
        2.3.2 3D打印支架与自修复水凝胶的复合
        2.3.3 BMSCs@3DPMS/hydrogels复合支架抑制炎症的作用
        2.3.4 BMSCs@3DPMS/hydrogels复合支架诱导骨再生的作用
    第四节 本章小结
    参考文献
第三章 抗炎型水凝胶复合支架的制备及其在类风湿关节炎上的应用
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 实验步骤
        3.2.3 抗炎型水凝胶的流变性能测试
        3.2.4 水凝胶中英夫利昔体外释放实验
        3.2.5 细胞实验
        3.2.6 动物活体实验
        3.2.7 炎症评估
        3.2.8 Micro-CT扫描
        3.2.9 组织学分析
        3.2.10 仪器表征
        3.2.11 数据统计分析
    第三节 实验结果与讨论
        3.3.1 抗炎型水凝胶的设计
        3.3.2 3D打印支架与抗炎型水凝胶的复合
        3.3.3 ADSCs@MS+HI复合支架抑制炎症的作用
        3.3.4 ADSCs@MS+HI复合支架诱导骨再生的作用
    第四节 本章小结
    参考文献
第四章 仿生矿物水凝胶的制备及其在骨质疏松方面的应用
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 矿化水凝胶的制备
        4.2.3 矿化水凝胶的流变性能测试
        4.2.4 细胞实验
        4.2.5 体外细胞免疫荧光染色
        4.2.6 动物活体实验
        4.2.7 Micro-CT扫描
        4.2.8 组织学分析
        4.2.9 双荧光标记法
        4.2.10 体内免疫化学染色
        4.2.11 仪器表征
        4.2.12 数据统计分析
    第三节 实验结果与讨论
        4.3.1 CHAp-PAA水凝胶的合成与表征
        4.3.2 CHAp-PAA水凝胶的流变性能和自修复性能
        4.3.3 CHAp-PAA水凝胶的高稳定性
        4.3.4 CHAp-PAA水凝胶的生物相容性和生物活性
        4.3.5 CHAp-PAA水凝胶对体内骨缺损再生的研究
    第四节 本章小结
    参考文献
第五章 皮肤启发的导电抗菌水凝胶的制备及其生物应用
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        5.2.1 实验原料
        5.2.2 实验步骤
        5.2.3 导电水凝胶的流变性质测试
        5.2.4 导电水凝胶的机械性能测试
        5.2.5 CCK-8细胞增殖实验
        5.2.6 抗菌性能测试
        5.2.7 动物活体实验
        5.2.8 组织病理学分析
        5.2.9 仪器及表征
        5.2.10 数据统计分析
    第三节 实验结果与讨论
        5.3.1 PDA@Ag NPs/CPHs的形成
        5.3.2 PDA@Ag NPs/CPHs的加工性能
        5.3.3 PDA@Ag NPs/CPHs的流变、电性能以及自修复性能
        5.3.4 PDA@Ag NPs/CPHs的粘附性质
        5.3.5 PDA@Ag NPs/CPHs的抗菌性能
        5.3.6 PDA@Ag NPs/CPHs在表皮传感器上的应用
        5.3.7 PDA@Ag NPs/CPHs在糖尿病足伤口敷料上的应用
    第四节 本章小结
    参考文献
第六章 结论及展望
    第一节 全文结论
    第二节 本论文的关键创新点
    第三节 研究展望
作者简介
攻读博士学位期间发表论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]Long noncoding RNAs:a missing link in osteoporosis[J]. Andreia Machado Silva,Sara Reis Moura,José Henrique Teixeira,Mário Adolfo Barbosa,Susana Gomes Santos,Maria Inês Almeida.  Bone Research. 2019(01)
[2]Omentin-1 prevents inflammation-induced osteoporosis by downregulating the pro-inflammatory cytokines[J]. Shan-Shan Rao,Yin Hu,Ping-Li Xie,Jia Cao,Zhen-Xing Wang,Jiang-Hua Liu,Hao Yin,Jie Huang,Yi-Juan Tan,Juan Luo,Ming-Jie Luo,Si-Yuan Tang,Tuan-Hui Chen,Ling-Qing Yuan,Er-Yuan Liao,Ran Xu,Zheng-Zhao Liu,Chun-Yuan Chen,Hui Xie.  Bone Research. 2018(02)
[3]Recent advances in nano scaffolds for bone repair[J]. Huan Yi,Fawad Ur Rehman,Chunqiu Zhao,Bin Liu,Nongyue He.  Bone Research. 2016(04)



本文编号：3437818