聚乳酸基支架制备及其纳米拓扑结构与细胞相互作用研究

发布时间：2017-10-11 03:35

  本文关键词：聚乳酸基支架制备及其纳米拓扑结构与细胞相互作用研究

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【摘要】：本文采用超临界二氧化碳（supercritical carbon dioxide, SC-CO2）辅助相分离技术，结合碳酸氢铵（ammonium bicarbonate, AB）颗粒为致孔剂，制备具有不同纳米拓扑结构的左旋聚乳酸（poly-L-lactide, PLLA）基支架，并考察了其不同纳米结构与细胞的相互作用情况。主要工作概括如下： 首先，分别采用二氯甲烷、二氧六环及两者1:1（v:v）混合溶剂溶解PLLA，浓度为10%（w/v），致孔剂的使用量为AB/PLLA20:1（w:w），制备宏观尺寸为直径14mm、厚度3mm的不同结构支架，扫描电子显微镜观察发现支架分别呈大孔薄壁、均一纤维丝、大小孔并存网状结构。支架具有高孔隙率（94%）和极低的有机溶剂残留（二氯甲烷12ppm，二氧六环17ppm）。采用Alamar Blue法考察支架的细胞毒性，结果显示制备的支架细胞毒性低，属合格水平。动态凝血实验表明，PLLA支架材料比对照组（玻片）具有更好的抗凝血性能。 其次，考察了不同纳米拓扑结构支架对L929及MC3T3-E1的黏附、增殖以及蛋白分泌情况。结果显示MC3T3-E1在混合溶剂组中的黏附率最大，二氧六环组中最小，二者有显著性差异（P＜0.05）；随着培养时间延长至第5天后，支架中的细胞均有增殖，然而，到第7天时，二氧六环组细胞数量减少，二氯甲烷组数量改变不明显，混合溶剂组细胞能缓慢增殖；Bradford试剂检测支架中细胞蛋白分泌总量，结果显示，混合溶剂组中细胞蛋白分泌总量最多，二氧六环组中最少。相较于MC3T3-E1，L929在三种结构中黏附率均增大，然而细胞增殖速率比MC3T3-E1小；三种结构中细胞蛋白分泌量总体水平比MC3T3-E1高。初步实验结果得出，混合溶剂组支架较利于细胞生长，在此结构支架中复合不同量丝素（silk fibroin, SF）纳米颗粒，分别为PLLA/SF（w/w）9:1、8:2、7:3，考察SF的加入对细胞行为的影响。结果显示，SF的加入能够提高材料的亲水性及与细胞的亲和性，可以提高支架对MC3T3-E1的黏附率；随着培养时间的延长，SF含量20%组能持续增殖，SF含量30%组细胞数量减少，SF含量10%组细胞数量改变不明显。相较于不含SF的支架中细胞蛋白分泌量，含SF的支架中细胞蛋白分泌量增加。与MC3T3-E1相反，SF加入反而降低了L929的黏附率，然而，L929在含SF支架中增殖更迅速，细胞蛋白分泌总量也进一步增加。综合分析得出，SF含量为20%时，较利于细胞的生长。 然后，选出二氯甲烷组、混合溶剂组以及SF含量20%组的支架，探究其体外构建骨组织的潜能性。考察确定成骨诱导液条件，在支架中种植MC3T3-E1，培养7、14、21天后，微板法检测细胞中碱性磷酸酶活力，酶联免疫法测定细胞的骨钙素及Ι型胶原的分泌量。结果显示，SF含量20%的支架中细胞碱性磷酸酶活力最强，分泌骨钙素及Ι型胶原最多。 最后，考察了支架的体外降解能力。实验表明，，含SF的支架降解速率显著大于纯PLLA支架；降解初期的2个月内，混合溶剂组PLLA支架的降解速率小于二氯甲烷组PLLA支架，2个月后，降解速率高于二氯甲烷组PLLA支架。
【关键词】：超临界二氧化碳 聚乳酸 纳米拓扑结构 成骨细胞 体外降解
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 主要符号对照表11-12
• 第1章 引言12-21
• 1.1 组织工程及其研究内容12
• 1.2 支架纳米拓扑结构对细胞的影响12-16
• 1.2.1 支架的不同结构对细胞的影响12-14
• 1.2.2 支架纤维的直径及排列方式对细胞的影响14-15
• 1.2.3 支架的孔洞尺寸对细胞的影响15-16
• 1.3 纳米拓扑结构影响细胞行为机制16-17
• 1.4 制备支架的方法17-19
• 1.4.1 传统方法制备支架17-18
• 1.4.2 SC-CO_2技术制备支架18-19
• 1.5 本论文的来源、研究思路及主要工作内容19-21
• 1.5.1 课题来源及研究意义19
• 1.5.2 研究思路及主要工作内容19-21
• 第2章 PLLA 纳米拓扑结构支架的制备及生物相容性考察21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 实验材料、试剂和仪器设备21-24
• 2.2.1 实验材料及试剂21-23
• 2.2.2 仪器设备23-24
• 2.3 实验方法24-26
• 2.3.1 SC-CO_2辅助相分离技术制备 PLLA 支架24
• 2.3.2 扫描电镜（SEM）观察支架形貌24-25
• 2.3.3 支架孔隙率测定25
• 2.3.4 支架有机溶剂残余量测定25
• 2.3.5 材料动态凝血情况考察25
• 2.3.6 支架浸提液的细胞毒性考察（Alamar Blue）25-26
• 2.3.7 统计学处理26
• 2.4 结果与讨论26-31
• 2.4.1 支架形貌26-28
• 2.4.2 支架孔隙率28
• 2.4.3 支架有机溶剂残余28
• 2.4.4 支架材料的血液相容性28-29
• 2.4.5 支架材料的细胞相容性29-31
• 2.5 小结31-32
• 第3章 PLLA 支架纳米拓扑结构对 MC 3T3-E1 和 L929 的影响32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 实验材料、试剂和仪器设备32-33
• 3.2.1 实验材料32
• 3.2.2 实验试剂32-33
• 3.2.3 仪器设备33
• 3.3 实验方法33-35
• 3.3.1 PLLA 支架中细胞黏附率的测定33
• 3.3.2 PLLA 支架中细胞增殖情况考察33-34
• 3.3.3 PLLA 支架中细胞分泌蛋白情况考察34-35
• 3.4 结果与讨论35-40
• 3.4.1 PLLA 支架纳米拓扑结构对细胞黏附的影响35-36
• 3.4.2 PLLA 支架纳米拓扑结构对细胞增殖的影响36-37
• 3.4.3 PLLA 支架纳米拓扑结构对细胞蛋白分泌的影响37-40
• 3.5 小结40-41
• 第4章 PLLA/SF 复合支架对细胞行为的影响41-47
• 4.1 引言41
• 4.2 实验材料、试剂和仪器设备41-42
• 4.2.1 实验材料41-42
• 4.2.2 实验试剂42
• 4.2.3 仪器设备42
• 4.3 实验方法42
• 4.3.1 SEM 考察 PLLA/SF 复合支架形貌42
• 4.3.2 PLLA/SF 复合支架中细胞黏附率的测定42
• 4.3.3 PLLA/SF 复合支架中细胞增殖情况考察42
• 4.3.4 PLLA/SF 复合支架中细胞分泌蛋白情况考察42
• 4.4 结果与讨论42-46
• 4.4.1 PLLA/SF 复合支架微观结构42-43
• 4.4.2 PLLA/SF 复合支架对细胞黏附的影响43-44
• 4.4.3 PLLA/SF 复合支架对细胞增殖的影响44-45
• 4.4.4 PLLA/SF 复合支架对细胞分泌蛋量的影响45-46
• 4.5 小结46-47
• 第5章 PLLA 基纳米拓扑结构支架用于骨组织修复初探47-55
• 5.1 前言47
• 5.2 实验试剂、材料及仪器设备47-48
• 5.2.1 实验材料47
• 5.2.2 实验试剂47-48
• 5.2.3 仪器设备48
• 5.3 实验方法48-49
• 5.3.1 MC 3T3-E1 的成骨诱导条件考察48-49
• 5.3.2 CLSM 观察支架中 MC 3T3-E1 分布49
• 5.3.3 MC 3T3-E1 的成骨特性表达量的考察49
• 5.4 结果与讨论49-53
• 5.4.1 MC 3T3-E1 的成骨诱导条件49-50
• 5.4.2 支架中 MC 3T3-E1 的生长状况50-51
• 5.4.3 支架中 MC 3T3-E1 的特性表达51-53
• 5.5 小结53-55
• 第6章 PLLA 基纳米拓扑结构支架的体外降解55-62
• 6.1 前言55
• 6.2 实验材料、试剂及仪器设备55-56
• 6.2.1 实验材料55
• 6.2.2 实验试剂55-56
• 6.2.3 仪器设备56
• 6.3 实验方法56-57
• 6.3.1 支架失重率的测定56-57
• 6.3.2 支架材料分子量变化的测定57
• 6.3.3 SEM 观察支架结构57
• 6.4 结果与讨论57-61
• 6.4.1 支架的失重率57-58
• 6.4.2 支架材料的分子量变化58-59
• 6.4.3 支架的微观结构变化59-61
• 6.5 小结61-62
• 第7章 总结62-65
• 7.1 实验总结62-63
• 7.2 后续工作建议63-65
• 参考文献65-74
• 致谢74-75
• 个人简历、在校期间发表学术论文与研究成果75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 邢帅;夏亚一;袁凌伟;鲁茂森;;聚乳酸/丝素蛋白复合组织工程支架的制备及生物学性能的评价[J];吉林大学学报(医学版);2008年03期

2 葛建华;王迎军;郑裕东;;聚乳酸组织工程支架在SBF溶液中的降解和矿化性能[J];材料科学与工程学报;2011年01期

3 张芳;李卫星;;壳聚糖-明胶-磷酸三钙多孔复合体负载骨形成蛋白2用于组织工程骨的构建[J];山西医药杂志;2007年06期

4 王伟;陈磊杰;张晨;余强;王坤正;;不同浓度地塞米松诱导脂肪干细胞成骨分化的实验研究[J];中国修复重建外科杂志;2011年12期

本文编号：1010295