光控细胞薄层技术及其在组织工程中的应用

发布时间：2017-11-20 11:19

  本文关键词：光控细胞薄层技术及其在组织工程中的应用

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【摘要】：由于外伤、肿瘤等造成的颌面组织缺损多为软硬组织的复合缺损,采用组织工程技术构建的生物支架已被成功用于骨缺损重建。然而,传统的组织工程骨植入宿主后,因血管生长缓慢,不利于骨组织的生长、改建及支架材料的降解,故生物骨组织的早期血管化对于骨缺损的修复及重建具有重要的意义；另外,修复软硬复合组织缺损的相关技术亦不成熟,故研究更为优良的组织工程技术已成为当下的难点与热点。 本文对基于TiO2纳米点的光控细胞薄层技术进行了系统的研究,并就其在组织工程中的初步应用做了阐述。主要研究结果为： 采用分相自组装及旋涂法构建TiO2纳米点前驱阵列,经500℃热处理或水热处理分别制备了锐钛矿及无定形Ti02纳米点薄膜。其中,后者初期具有更多的表面羟基,因而导致两者呈现出许多不同的特性。首先,两型TiO2纳米点薄膜表面蛋白吸附状态不一,无定形者主要为单层吸附,而锐钛矿型则呈现复层吸附；其次,两型薄膜的表面差异性引起BSA吸附状态不一样,导致附着的纤连蛋白呈现不同构型,进而使成骨类细胞在锐钛矿型薄膜上的粘附、增殖及矿化能力均优于无定形者；另外,UVA致锐钛矿型表面羟基或亲疏水性变化相对更大。 经UVA照射后,锐钛矿TiO2纳米点表面羟基数量增多,负电性增强,考虑到中性条件下蛋白一般呈负电,表层吸附蛋白为抵抗同电相斥作用,其氨基内翻同羟基以共价键或氢键的方式结合,从而导致该层蛋白外侧面氨基暴露量减少,羧基相对增多而呈现负电,当该表层蛋白同其外侧蛋白间的电荷相斥作用大于相应氨基同羧基的结合作用时,平衡破坏,外层蛋白脱附；当照射时间超过40分钟时,薄膜表面羟基含量基本达到饱和状态,故蛋白不再脱附。 通过多波段、多强度、多时间点及多种培养体系细胞脱离率的比较,优选紫外365nm波段、2.0mW/cm2强度及纯MEM体系下照射20分钟,即可获得超过90%的单细胞脱离率及完整脱附的细胞片层,且该技术对于多型细胞具有普适性；同时,单细胞凋亡流式检测、DNA损伤评估、脱附细胞再粘附、片层荧光活性染色及涂层表面羟基含量检测等证明了其具有良好的安全性；另外,光致脱附细胞片具有完整的细胞外基质,细胞粘附效率更高,为提高组织缺损修复效率提供了可能。 考虑到Ti02纳米点本身即对成骨类细胞具有成骨分化促进作用,且相较传统悬液滴定者,经细胞片包裹的羟基磷灰石其细胞利用率更高,同时段表面矿化效能也越高,故其在骨组织工程中具有广阔的应用前景；另外,通过光控细胞薄层技术获取“软组织”类细胞片,并行相关组织缺损修复也取得了良好的成效。因此,为光控细胞薄层技术实现软硬复合组织缺损的修复提供了可能。 基于光控细胞薄层技术,并通过层层组装及阶段性复合培养实现人源骨髓间充质干细胞片的复层叠加,期间于各层间散在植入适量人脐静脉血管内皮细胞,构建出具有血管网状结构的新型仿生组织工程骨,改善了传统组织工程技术应用过程中由于初期的血管网状结构的缺乏而致的骨组织的生长、改建及支架材料降解效率过低等问题。 本研究阐明了光致细胞及相应蛋白脱附机制,优化了光致脱附条件,论证了其良好的安全性及生物活性；同时,该技术的应用为实现体外培养血管化骨组织提供了可能,从而为进一步优化体外复合组织的培养奠定了基础。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R783.1

【共引文献】

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本文编号：1206950