三维生物打印构建电活性水凝胶组织工程支架的研究

发布时间：2017-12-19 03:28

  本文关键词：三维生物打印构建电活性水凝胶组织工程支架的研究

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【摘要】：电刺激可调节细胞的多重功能(如黏附、增殖、迁移和分化),而导电聚合物由于其独特的导电性可智能地传递细胞电化学信号,被广泛应用于组织工程领域。水凝胶是溶于水中的亲水性高分子,通过物理或化学键形成三维交联网状结构,其作为一种细胞友好性材料,在生物制造领域被称为“生物墨水”。我们将导电聚合物与水凝胶结合,制备出导电性水凝胶;然后,采用3D打印技术构建形状、孔径可控的电活性组织工程支架。首先,采用两种方法合成苯胺四聚体接枝聚乙烯亚胺共聚物(AT-PEI)。第一种方法为:先对苯胺二聚体进行羧基化修饰得到羧基封端的苯胺二聚体,再与苯胺二聚体氧化偶联得到羧基封端的苯胺四聚体(AT-COOH);第二种方法为:苯胺二聚体氧化偶联得到苯胺四聚体,进而羧基化修饰得到AT-COOH。最后,通过AT-COOH上的羧基与聚乙烯亚胺上的氨基之间发生的酰胺化反应,得到AT-PEI。我们采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、X射线衍射分析(XRD)等对其结构进行表征。通过扫描电子显微(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其形貌进行观测。循环伏安法检测其电活性。然后,利用普兰尼克F127的温敏特性,将AT-PEI低温共混于F127中,制备得到F/AT-PEI导电水凝胶。通过流变学特性分析,该导电水凝胶具有剪切变稀和弹性行为,适于3D打印。最后,3D打印构建出电活性组织工程支架,采用交流阻抗法测定支架的电导率,结果显示κ均在10-3 S/cm以上。此外,基于蚕丝蛋白制备导电水凝胶。F127诱导蚕丝蛋白溶液成水凝胶,加入DNA包裹的AT-PEI复合物(简称AD),得到导电水凝胶。FT-IR、XRD结果显示,F127可诱导蚕丝蛋白形成β折叠结构,水凝胶成功制备。流变学数据结果表明,该导电水凝胶都具备剪切变稀和弹性行为,且随着AD含量的提高,其凝胶化时间缩短,凝胶强度也随之提高。采用3D打印技术构建电活性组织工程支架,AD含量为5%时其电导率最高,随后下降。采用SEM观测蚕丝蛋白导电水凝胶,其内部孔径随AD含量升高而降低,其原因可能是AD增强了蚕丝蛋白β折叠结构的形成。蚕丝蛋白复合水凝胶的溶胀降解特性,也可以通过AD含量来调控。总之,本文得到两种导电水凝胶,其导电率满足了微电流刺激需要,可潜在应用于刺激电响应性组织(如心肌、神经等)的生长。
【学位授予单位】：北京印刷学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ427.26

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本文编号：1306744