负载氨基葡萄糖的光交联明胶水凝胶性质研究

发布时间：2018-03-08 04:10

本文选题：氨基葡萄糖　切入点：明胶　出处：《浙江大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：骨关节炎是一类由于年龄增加、关节劳损或创伤等诸多因素引起的关节软骨退行性病变。基于可注射水凝胶的组织工程技术利用细胞与生物材料的三维空间复合体对病损组织进行形态、结构和功能的重建,为关节炎的治疗提供了新的思路。水凝胶的三维网络结构有利于干细胞向软骨方向分化,同时可以作为药物载体实现对骨关节炎治疗药物的原位输送和定量释放。在本课题中,利用关节软骨主要成分胶原蛋白的水解产物明胶作为水凝胶的基底材料,通过对明胶分子和氨基葡萄糖分子的化学改性,将氨基葡萄糖分子以共价交联的方式负载到光交联明胶水凝胶体系中,并进一步研究了光交联明胶水凝胶的理化性质、氨基葡萄糖的释放特性以及该体系的生物相容性。所取得的研究成果具体包括如下几个方面：1.通过丙烯酰化的方法,在明胶分子和氨基葡萄糖分子中引入双键结构,实现紫外光照射可控的丙烯酰氨基葡萄糖(AGA)分子与甲基丙烯酰胺基明胶(GelMA)分子的共价交联和水凝胶制备。通过对光交联GelMA-AGA水凝胶理化性质的测试和分析,证明体系中AGA含量的增加能在反应中释放更多的自由基,增加交联反应的活性和深度,使水凝胶形成更加致密的网络结构,从而验证了该光交联水凝胶体系的反应机理和产物的结构单元。2.建立了以氨基柱作为分离柱,以乙腈/磷酸盐缓冲液作为流动相,以194nnm紫外光进行检测的高效液相色谱(HPLC)定量测量氨基葡萄糖及其衍生物的方法,该方法具有良好的专属性、线性度、准确性、萃取回收率和稳定性。利用该方法对光交联明胶水凝胶体系中氨基葡萄糖和AGA的释放特征进行了检测和比较,结果表明,共价交联的AGA在光交联水凝胶体系中的释放速率要远低于物理包裹的氨基葡萄糖,并且AGA的释放量随GelMA浓度增加而增加。通过对相关体积溶胀曲线和降解曲线的测定,进一步研究了同浓度AGA的条件下,GelMA浓度与该光交联水凝胶体系交联度的关系。3.论文评价了负载氨基葡萄糖的光交联明胶水凝胶的细胞相容性。研究了水凝胶体系中各类成分及其释放产物对细胞活性的影响,比较了骨髓间充质干细胞(BMSCs)在不同AGA含量光交联水凝胶表面的粘附和生长情况,以及其在光交联水凝胶内部三维网络结构中的生长状态和细胞活性。结果表明,对氨基葡萄糖分子进行化学修饰并改变其在光交联水凝胶中的释放方式,能够提高其细胞相容性,减少细胞的凋亡。BMSCs在AGA含量较高的光交联明胶水凝胶表面具有更好的粘附状态,形态更加铺展。在AGA含量增加使水凝胶硬度增大的条件下,三维水凝胶体系中的BMSCs也能保持较好的活性。本研究工作的创新性在于：1)将明胶和氨基葡萄糖通过光交联聚合的方法制备成为与关节软骨组成相似的可注射水凝胶体系。2)验证了小分子AGA在紫外光照下产生的更多高活性自由基使水凝胶交联聚合度增加的理论,提出AGA在光交联体系中具有交联剂的功能。3)建立了无需柱前衍生化的HPLC结合紫外光检测氨基葡萄糖及其衍生物含量的方法,并测定了氨基葡萄糖及其衍生物在明胶水凝胶中的释放性质,为GelMA-AGA水凝胶在关节内原位释放治疗关节炎打下了基础。综上所述,本课题对负载氨基葡萄糖的光交联明胶水凝胶进行了深入的基础性研究,为这种新型的光交联水凝胶在关节炎治疗领域的应用提供了先期理论依据。
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【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】：R318.08;R684.3

【参考文献】