面向骨组织工程的磷酸化高分子材料的研制

发布时间：2017-10-09 16:33

  本文关键词：面向骨组织工程的磷酸化高分子材料的研制

  更多相关文章： 磷酸化高分子 骨髓间充质干细胞 成骨分化 骨再生 生物可降解

【摘要】：骨缺损是临床上最为常见而又棘手的问题之一,新兴的无细胞骨组织工程着眼于骨组织原位再生,是骨缺损修复中颇有前景的方法。该方法的关键之一是能诱导干细胞定向成骨分化的支架材料。本论文基于对骨组织特殊的生理环境的分析,着眼于在骨化中起关键作用的磷酸化的生物有机大分子的仿生,设计、合成一系列可降解的磷酸化高分子材料,将其加工成三维多孔组织工程支架,系统地表征了它们的性能,并考察了它们和细胞的相互作用。具体研究内容包括:(1)磷酸化聚酯,聚(癸二酰甘油二酯)磷酸酯(PSeD-P)的设计、合成和性能测试。首先基于近年来我们发展的酸诱导环氧开环反应,两步化学反应制备了羟基化聚酯聚(癸二酰甘油二酯)(PSeD)。然后低温下直接用三氯氧磷进行磷酸化,高效地制备了PSeD-P。通过核磁(NMR)、全反射红外光谱(ATR-FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、对水接触角、体外降解实验表征了材料结构、组成和理化性质。然后用盐析法将其加工成组织工程支架,用ICP-AES、热失重分析(TGA)、示差扫描量热分析(DSC)、万能试验机等对支架的性能进行了考察。最后研究了PSeD-P与成骨细胞和骨髓间充质干细胞(BMSC)之间的二维和三维相互作用,证实了其能促进成骨细胞贴附、增殖和成熟,同时能促进BMSC的成骨分化和矿化。(2)磷酸化程度可控的聚(癸二酸甘油二酯)磷酸酯(PGS-P)的设计、合成和性能研究,基于广泛应用的生物材料聚(癸二酸甘油二酯)(PGS),我们用第一部分发展的方法,通过三氯氧磷对PGS直接磷酸化,可控地制备出了一系列不同磷酸化程度的PGS-P。通过NMR、ATR-FTIR、GPC对材料进行结构表征,通过ICP-AES测定了其中磷的含量,通过对水的接触角测定其亲水性能,然后用盐析法将其加工成组织工程支架,并通过ICP-AES,TGA,DSC,万能试验机等对支架的组成和性能进行了测定,并考察了支架的体外降解性能。最后考察了其和骨髓间充质干细胞(BMSC)的相互作用,研究了磷酸化程度对成骨分化的影响。本文完成了一系列可降解的磷酸化程度可控的具有潜在成骨诱导性的高分子材料的设计与合成,为骨组织工程提供了新材料。同时研究表明磷酸化及其程度能有效地调节了材料和细胞的相互作用,中等磷酸化程度最有利于BMSCs成骨分化,从而为新的成骨诱导性材料的设计提供了参考。
【关键词】：磷酸化高分子 骨髓间充质干细胞 成骨分化 骨再生 生物可降解
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08;TQ317
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 引言12
• 1.2 骨组织工程与骨缺损修复材料概述12-14
• 1.2.1 组织工程技术介绍12-13
• 1.2.2 无细胞组织工程用于骨缺损修复及其优点13
• 1.2.3 骨组织工程用聚合物材料的研究进展13-14
• 1.3 含磷高分子材料及其在骨再生中的应用14-19
• 1.3.1 含无机磷酸钙类高分子材料及其成骨诱导作用16-17
• 1.3.2 磷酸化水凝胶类材料及其成骨诱导作用17-18
• 1.3.3 其它磷酸化高分子材料及其成骨诱导作用18-19
• 1.4 磷酸化高分子材料的合成19-20
• 1.4.1 磷酸化高分子材料的合成方法19-20
• 1.4.2 磷酸化高分子材料合成的难点20
• 1.5 本论文的研究意义及设计思路20-22
• 第二章 PSeD-P设计合成及其支架制备和表征22-47
• 2.1 引言22-23
• 2.2 实验部分23-30
• 2.2.1 实验药品23-24
• 2.2.2 PSeD和PSeD-P的制备24-25
• 2.2.3 PSeD-P性能测试25-26
• 2.2.4 PSeD-P的体外降解性能26
• 2.2.5 PSeD-P支架的制备及含磷量测试26-27
• 2.2.6 PSeD-P支架的孔隙率及形态表征27
• 2.2.7 PSeD-P支架的热学性能测试27
• 2.2.8 PSeD-P支架的力学性能测试27
• 2.2.9 PSeD-P和大鼠成骨细胞的相互作用27-29
• 2.2.10 PSeD-P和骨髓间充质干细胞的相互作用29-30
• 2.2.11 PSeD-P三维支架和大鼠骨髓间充质干细胞的相互作用30
• 2.3 结果与讨论30-46
• 2.3.1 PSeD-P的合成30-31
• 2.3.2 PSeD-P的结构表征31-33
• 2.3.3 PSeD-P的含磷量和对水接触角测试33-34
• 2.3.4 PSeD-P的降解性能测试34-35
• 2.3.5 PSeD-P支架的制备与含磷量测试35
• 2.3.6 PSeD-P支架的形态表征35-36
• 2.3.7 PSeD-P支架的热学性能表征36-37
• 2.3.8 PSeD-P支架的力学性能表征37-40
• 2.3.9 PSeD-P和大鼠成骨细胞的相互作用40-42
• 2.3.10 PSeD-P和人骨髓间充质干细胞的相互作用42-44
• 2.3.11 PSeD-P三维支架和大鼠骨髓间充质干细胞的相互作用44-46
• 2.4 本章小结46-47
• 第三章 PGS-P系列磷酸化材料的设计合成及其支架制备和表征47-71
• 3.1 引言47-48
• 3.2 实验部分48-53
• 3.2.1 实验药品48-49
• 3.2.2 PGS-P系列材料的的合成49-50
• 3.2.3 PGS-P系列材料的性能测试50
• 3.2.4 PGS-P系列材料支架的制备及含磷量确定50-51
• 3.2.5 PGS-P系列材料支架的孔隙率及形态表征51
• 3.2.6 PGS-P系列材料支架的热学性能测试51
• 3.2.7 PGS-P系列材料支架的力学性能测试51-52
• 3.2.8 PGS-P系列材料支架的降解性能测试52
• 3.2.9 PGS-P系列材料的生物相容性测试52
• 3.2.10 PGS-P系列材料促大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化评价52-53
• 3.3 结果与讨论53-70
• 3.3.1 PGS-P系列材料的合成53
• 3.3.2 PGS-P系列材料的结构表征53-55
• 3.3.3 PGS-P系列材料的含磷量和对水接触角测试55-56
• 3.3.4 PGS-P系列材料支架的制备及含磷量测试56-58
• 3.3.5 PGS-P系列材料支架的形态表征58-59
• 3.3.6 PGS-P系列材料支架的热学性能表征59-60
• 3.3.7 PGS-P系列材料支架的力学性能表征60-63
• 3.3.8 PGS-P系列材料支架的降解性能评价63-65
• 3.3.9 PGS-P系列材料的细胞相容性评价65
• 3.3.10 PGS-P系列材料促大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化评价65-70
• 3.4 本章小结70-71
• 第四章 结论及展望71-72
• 参考文献72-78
• 攻读学位期间的研究成果目录78-79
• 致谢79-80

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