有机高分子杂化触变性磷酸镁基凝胶生物墨水的研究及3D生物打印应用

发布时间：2023-05-23 20:19

　　3D生物打印技术是以细胞和生物墨水为打印原料,在体外精确构建载细胞的类组织/器官模型,是目前3D打印领域的前沿研究方向,在生物医学领域如组织工程、再生医学、药物高通量筛选、疾病机理探索和治疗研究等具有极大的研究和应用价值。3D生物打印面临的最大挑战是如何保护和提高敏感细胞的生物活性。除打印方式和细胞的优化选择外,3D生物打印墨水的理化性能对保护、维持和提高细胞活性及功能扮演关键作用。但是,由于缺乏合适打印性的生物墨水导致打印后对细胞活性和功能表达作用有限,限制了3D生物打印技术的发展。目前,国内外研究者主要利用海藻酸盐、明胶、纤维素等天然水凝胶生物墨水进行3D生物打印的研究,但天然水凝胶墨水由于挤出时剪切力较大导致打印后细胞活性低,且存在力学性能不足和生物活性有限等问题。因此,需要研发具有保护、维持、提高细胞活性和细胞功能的生物墨水,即要求生物墨水需要同时满足具有良好打印性(注射性和成型性)、力学支撑性、生物相容性和生物活性。可触变性生物材料是一种承受剪切力粘度会降低(剪切稀化行为),而去除剪切力粘度能恢复的材料,可触变性保证材料同时具有较好的注射性和成型性。有机水凝胶材料具有生物相容...

【文章页数】：121 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 3D生物打印的研究背景及进展
        1.1.1 3D生物打印的概念
        1.1.2 3D生物打印在生物医用领域的研究进展
        1.1.3 3D生物打印技术
    1.2 生物墨水的研究进展
        1.2.1 挤出型3D生物打印墨水的研究现状
        1.2.2 常用的3D生物打印墨水材料
    1.3 剪切稀化和触变性材料
    1.4 3D生物打印的挑战
    1.5 本论文研究目的,研究内容和技术路线
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 本论文技术路线
第二章 触变性磷酸镁基凝胶的研制及在3D打印中的应用研究
    2.1 引言
    2.2 材料与实验方法
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验设备
        2.2.3 样品制备
        2.2.4 TMP-BG成胶状态
        2.2.5 样品结构和组分分析
        2.2.6 TMP-BG的形貌表征
        2.2.7 TMP-BG流变学性能
        2.2.8 TMP-BG的3D打印性能
        2.2.9 TMP-BG体外降解实验
        2.2.10 TMP-BG体外细胞相容性
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 合成TMP-BG及其理化学性能分析
        2.3.2 TMP-BG的结构分析
        2.3.3 TMP-BG的形貌分析
        2.3.4 流变学表征
        2.3.5 TMP-BG的3D打印性能
        2.3.6 TMP-BG体外降解研究
        2.3.7 细胞活性和细胞粘附实验
    2.4 本章小结
第三章 基于有机/无机杂化设计的复合生物墨水的制备及3D生物打印研究
    3.1 引言
    3.2 材料及方法
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验设备
        3.2.3 样品制备
        3.2.4 SA-GG水凝胶前驱体成胶性能
        3.2.5 TMP-BG-A和 B的物相和结构组成
        3.2.6 复合生物墨水的力学性能
        3.2.7 复合生物墨水的微观形貌
        3.2.8 复合生物墨水的溶胀性能
        3.2.9 复合生物墨水的体外仿生矿化
        3.2.10 复合生物墨水的流变学性能
        3.2.11 复合生物墨水的打印性能
        3.2.12 复合生物墨水的体外生物相容性
        3.2.13 复合生物墨水的3D生物打印
        3.2.14 复合生物墨水的通透性
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 SA-GG水凝胶前驱体成胶性能
        3.3.2 F-A和 B的物相和结构组成
        3.3.3 复合生物墨水的组成结构
        3.3.4 复合生物墨水成胶机理和力学性能
        3.3.5 复合生物墨水凝胶的微观形貌
        3.3.6 复合生物墨水凝胶的溶胀性能
        3.3.7 复合生物墨水凝胶的体外矿化结果
        3.3.8 复合生物墨水的流变学性能
        3.3.9 复合生物墨水的打印性能
        3.3.10 生物墨水的体外生物相容性评价
        3.3.11 载细胞的复合生物墨水3D生物打印
    3.4 本章小结
第四章 生物活性海藻酸钠-结冷胶/磷酸镁基凝胶复合支架制备及在骨/软修复中的应用研究
    4.1 引言
    4.2 材料及方法
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验设备
        4.2.3 SA-GG/TMP-BG复合墨水及其支架的制备
        4.2.4 复合墨水的流变学性能
        4.2.5 SA-GG/TMP-BG复合支架的力学性能
        4.2.6 SA-GG/TMP-BG复合支架的组成结构
        4.2.7 SA-GG/TMP-BG复合支架的热稳定性
        4.2.8 SA-GG/TMP-BG复合支架的微观形貌
        4.2.9 SA-GG/TMP-BG复合支架的体外降解
        4.2.10 SA-GG/TMP-BG复合支架的溶胀率
        4.2.11 SA-GG/TMP-BG复合支架的体外生物相容性
        4.2.12 SA-GG/TMP-BG复合支架的体外成骨相关基因表达
        4.2.13 SA-GG/TMP-BG复合支架体内骨/软骨修复
        4.2.14 骨/软骨修复组织学评价
    4.3 结果和讨论
        4.3.1 SA-GG/TMP-BG复合墨水的流变学性能
        4.3.2 SA-GG/TMP-BG复合水凝胶支架的力学性能
        4.3.3 不同配比复合水凝胶支架的红外结果分析
        4.3.4 不同配比复合水凝胶支架的热稳定性
        4.3.5 不同配比复合水凝胶支架的微观形貌
        4.3.6 不同配比复合水凝胶支架的体外降解性能
        4.3.7 不同配比复合水凝胶支架的溶胀度
        4.3.8 不同配比复合水凝胶支架的体外细胞相容性
        4.3.9 不同配比复合水凝胶支架促进MG-63 细胞成骨基因表达
        4.3.10 动物实验大体观察
        4.3.11 修复后关节骨/软骨的大体观察及ICRS评分
        4.3.12 缺损骨/软骨修复组织学染色及ICRS评价
    4.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及科研成果



本文编号：3822294