形状记忆聚合物微结构的构建及其在生物医学中的应用研究

发布时间：2018-02-25 03:28

本文关键词： 形状记忆聚合物电纺纤维微图形干细胞分化组织工程　出处：《西南交通大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着科技的发展,人类的物质生活条件越来越好,同时也越来越关注人体健康方面的问题。在这样的时代背景下,形状记忆聚合物,作为一类新型的智能材料,虽然在生物医用中越来越受到关注,但是其在组织工程上的应用研究并不多。然而其动态可变的性能更适合模拟体内的动态环境,却是其他组织工程用材料都不具备的一个重要性能。因此,本论文初步探索了形状记忆聚合物微结构的构建及其在生物医用中的应用研究,为形状记忆聚合物的应用做了进一步的拓展,并为干细胞分化以及新型组织工程支架的设计提供了一些理论上的依据。本论文以生物相容性较好的聚已内酯作为基体,设计并制备了能够在体温附近可控回复的形状记忆材料。并通过静电纺丝技术,热压印技术以及复乳溶剂挥发法等,制备了能够应用于人体的具有形状记忆性能的纳米纤维、微球以及各类的微图形结构,并进行了细胞学评价以及动物体内实验,为形状记忆材料进一步应用于人体进行了初步的探索。在论文第二章,制备了能够在交变磁场内具有较好形状回复率的交联聚已内酯/Fe_3O_4与多壁碳纳米管的复合电纺纳米纤维(c-PCL/Fe_3O_4@CD-M)。在交变磁场内,Fe_3O_4可做热源提供形状回复所需要的能量,多壁碳纳米管则在热传递中起到很重要的作用。另外,对复合电纺纤维以及其降解产物进行了细胞实验的评价,证明其在生物医用领域有着较大的潜在应用价值。在论文第三章,基于c-6APEGPCL聚合物,使用传统的复合乳液技术制备了一种能够在不同的温度下可逆回复的微米颗粒,在这个可逆回复的过程中,交联PCL是可逆相,而未交联的PCL是作为骨架控制可逆回复的。然后将颗粒分散于PVA的水溶液中,干燥后,加热拉伸变形,可得到不同长径比的微米颗粒。当颗粒在0℃和43℃的循环加热和冷却作用下,颗粒会在球形和椭球形间相互转换。然后,对微米颗粒进行了巨噬细胞的吞噬实验,发现该颗粒形状可在细胞内可逆回复。在论文第四章,选用第三章制备的6A PEG-PCL作为预聚物,使用热压印的方法制备了能够在体温附近产生可控回复的微图形结构。这类微图形总共包括四种：正三角形,正四方形,正六边形以及圆形。通过将微图形基底加热拉伸变形后,将间充质干细胞培养在微图形表面,然后通过细胞骨架染色以及Western Blot分析,发现动态的微图形结构能够对干细胞的细胞骨架的重组产生影响。在此基础上,对在静态和动态图形上生长的干细胞进行了免疫荧光染色以及rtPCR检测,发现动态微图形结构能够对干细胞的成骨和成脂分化产生较大的影响。最后,通过体内的成骨实验,并对动态微图形在体内的成骨能力进行了评价,发现动态的正方形最能够促进下颌骨的修复。在论文第五章,通过构建动态可调的微沟槽结构来控制干细胞的分化。与传统静态微图案不同的是,动态的微图案能够模拟体内的动态环境,提供一个动态力以及动态变化的基底去影响干细胞的分化。首先,制备了一种能够在体温附近进行动态回复的微沟槽。拉伸微沟槽图形后,在从32℃升高到42℃的时候,微沟槽的宽度会逐渐的变小,干细胞的形态和细胞骨架也会逐渐变得更紧凑。基因检测以及Western Blot结果显示,这种动态的微沟槽结构能够诱导干细胞的成肌分化。
[Abstract]:In chapter 3 of this paper , a kind of new kind of nano - fiber , micro - sphere and various kinds of micrographic structures with shape memory properties can be obtained . In chapter 3 of this paper , the nano - fiber , microspheres and various micro - pattern structures with shape memory properties can be applied to human body .

【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB381;R318.08

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