纤维素纳米纤维修饰的海藻酸钠-明胶生物墨水用于韧带-骨界面细胞成分的生物3D打印
发布时间：2023-03-27 00:47
在人类骨骼肌肉运动系统中,韧带组织与骨组织通过一种被称为附着点的特化的界面组织结构进行连接。这种组织在两种生理和生物力学性质差异巨大的结构中起到了关键的过渡作用。韧带-骨界面通过力学强度的逐渐升高,减小了韧带与骨之间的应力集中,从而实现了机械力的平滑传导和对界面两端组织的保护。然而,由于其在骨骼肌肉运动系统中的关键作用,在运动损伤以及退行性疾病中,韧带-骨界面结构经常受累,而其高度特化的组织成分和相对脆弱的内部结构,使其在损伤后难以通过临床和组织工程手段进行修复。临床上常用的韧带移植重建方法(如自体韧带或异体韧带经骨隧道固定重建)往往导致移植韧带在骨隧道固定区域形成功能较差的瘢痕愈合,长期随访结果不良。而在组织工程领域,韧带-骨界面支架的构建也存在诸如细胞成分的异质性、支架形态的灵活性以及制造难度高等诸多挑战。生物打印是增材制造技术的一个分支,其具有“自下而上”的,与生物体生长方式类似的结构构建模式,从而实现对复杂精细的生物组织结构的仿生制造。近年来,随着生物打印技术的发展,已经出现了诸如骨、软骨及肌肉组织生物打印及体外培养等一系列组织工程学应用。然而,由于韧带-骨界面组织的特殊性,生...
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
中英文缩略词表
第1章 综述
1.1 韧带-骨界面结构与功能
1.2 韧带-骨界面的组织工程学研究进展
1.3 应用于骨骼肌肉运动系统组织工程学的主流生物打印技术
1.4 生物墨水及细胞来源
1.5 韧带-骨界面组织的生物打印潜力
1.6 韧带-骨界面结构生物打印的临床转化
1.7 小结与展望
第2章 微挤出式生物打印机的原理论证和设计建造
2.1 理论设计与材料
2.1.1 微挤出式生物打印机的基本原理分析
2.1.2 材料
2.2 实验方法
2.2.1 微挤出式生物打印机Bioprinter-1(BP-1)的设计和组装
2.2.2 生物打印软件控制流程
2.3 结果
2.3.1 生物打印机的构建
2.3.2 CAD模型的建立
2.3.3 模型的切片
2.3.4 使用明胶-海藻酸钠基准生物墨水的打印测试
2.3.5 打印结构的后处理
2.4 讨论与小结
第3章 明胶-海藻酸钠-纤维素纳米纤维生物墨水的配制、表征和可打印性验证
3.1 实验仪器与材料
3.1.1 实验仪器
3.1.2 主要试剂
3.2 实验方法
3.2.1 生物墨水的配制
3.2.2 流变学表征
3.2.3 生物打印参数的优化
3.2.4 打印效果评价
3.2.5 复杂定制结构的打印验证
3.2.6 生物墨水中纳米纤维结构的表征
3.3 实验结果
3.3.1 生物墨水的配制
3.3.2 成胶温度的测定
3.3.3 流变学测定
3.3.4 微丝形成效果及打印温度测定
3.3.5 可打印性评价
3.3.6 三维成型效果
3.3.7 复杂三维形态成型效果
3.3.8 生物墨水中纳米纤维结构的表征
3.4 讨论与小结
第4章 韧带-骨界面结构主要细胞成分的生物打印和生物活性、生物功能性验证
4.1 实验仪器与材料
4.1.1 实验仪器
4.1.2 主要试剂
4.1.3 细胞来源
4.1.4 实验动物
4.1.5 主要溶液的配制
4.2 实验方法
4.2.1 兔纤维软骨细胞的分离,提取和体外扩增
4.2.2 细胞成分与生物墨水的混合制备
4.2.3 生物打印参数的制定
4.2.4 打印后处理及孵化培育
4.2.5 生物打印结构的表征
4.2.6 打印结构的细胞活性检测
4.2.7 细胞代谢活性检测
4.2.8 组织学染色及免疫组化检测
4.3 实验结果
4.3.1 纤维软骨细胞形态学观察
4.3.2 打印样品的细胞活性和代谢能力检测
4.3.3 生物打印样品的组织学及免疫组化检测
4.3.4 生物打印结构的表征
4.4 讨论与小结
第5章 结论与展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：3772035
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
中英文缩略词表
第1章 综述
1.1 韧带-骨界面结构与功能
1.2 韧带-骨界面的组织工程学研究进展
1.3 应用于骨骼肌肉运动系统组织工程学的主流生物打印技术
1.4 生物墨水及细胞来源
1.5 韧带-骨界面组织的生物打印潜力
1.6 韧带-骨界面结构生物打印的临床转化
1.7 小结与展望
第2章 微挤出式生物打印机的原理论证和设计建造
2.1 理论设计与材料
2.1.1 微挤出式生物打印机的基本原理分析
2.1.2 材料
2.2 实验方法
2.2.1 微挤出式生物打印机Bioprinter-1(BP-1)的设计和组装
2.2.2 生物打印软件控制流程
2.3 结果
2.3.1 生物打印机的构建
2.3.2 CAD模型的建立
2.3.3 模型的切片
2.3.4 使用明胶-海藻酸钠基准生物墨水的打印测试
2.3.5 打印结构的后处理
2.4 讨论与小结
第3章 明胶-海藻酸钠-纤维素纳米纤维生物墨水的配制、表征和可打印性验证
3.1 实验仪器与材料
3.1.1 实验仪器
3.1.2 主要试剂
3.2 实验方法
3.2.1 生物墨水的配制
3.2.2 流变学表征
3.2.3 生物打印参数的优化
3.2.4 打印效果评价
3.2.5 复杂定制结构的打印验证
3.2.6 生物墨水中纳米纤维结构的表征
3.3 实验结果
3.3.1 生物墨水的配制
3.3.2 成胶温度的测定
3.3.3 流变学测定
3.3.4 微丝形成效果及打印温度测定
3.3.5 可打印性评价
3.3.6 三维成型效果
3.3.7 复杂三维形态成型效果
3.3.8 生物墨水中纳米纤维结构的表征
3.4 讨论与小结
第4章 韧带-骨界面结构主要细胞成分的生物打印和生物活性、生物功能性验证
4.1 实验仪器与材料
4.1.1 实验仪器
4.1.2 主要试剂
4.1.3 细胞来源
4.1.4 实验动物
4.1.5 主要溶液的配制
4.2 实验方法
4.2.1 兔纤维软骨细胞的分离,提取和体外扩增
4.2.2 细胞成分与生物墨水的混合制备
4.2.3 生物打印参数的制定
4.2.4 打印后处理及孵化培育
4.2.5 生物打印结构的表征
4.2.6 打印结构的细胞活性检测
4.2.7 细胞代谢活性检测
4.2.8 组织学染色及免疫组化检测
4.3 实验结果
4.3.1 纤维软骨细胞形态学观察
4.3.2 打印样品的细胞活性和代谢能力检测
4.3.3 生物打印样品的组织学及免疫组化检测
4.3.4 生物打印结构的表征
4.4 讨论与小结
第5章 结论与展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：3772035
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