功能化生物活性组织再生材料的构建与性能研究

发布时间：2018-10-11 18:17

【摘要】：再生医学材料是实现组织再生与修复的物质基础。功能化生物活性材料的构建是调控细胞各种行为,如存活、粘附、增殖和分化的必要前提。传统生物可降解脂肪族聚酯材料的亲水性差、缺乏反应性官能团和生物活性位点,天然材料也具有生物活性不足的缺点。本文围绕功能化生物活性组织再生材料的结构设计、制备和性能方面进行研究,以神经组织修复为模型,研究功能性生物活性材料对神经细胞的粘附和轴突生长行为的影响。这些工作在功能性生物活性材料以及神经修复材料的设计方面具有重要意义。为了在可降解脂肪族聚酯材料上引入反应性基团,设计合成了呋喃一马来酰亚胺功能化的三亚甲基碳酸酯单体,这种单体与丙交酯在溶液中共聚得到的聚合物进行逆向Diels-Alder反应,得到马来酰亚胺功能化的可降解聚酯材料。马来酰亚胺基团的含量可以通过变化单体的共聚比例来调控。这种侧基含有马来酰亚胺基团的聚酯材料可以与含有巯基的小分子反应,如3一巯基丙醇、半胱胺盐酸盐和巯基乙酸,且条件温和、高效,得到侧基含有羟基、氨基和羧基的聚酯材料。多肽分子CQAASKVAV的接枝可以促进PC12细胞在材料表面的粘附和神经轴突生长。这种含有马来酰亚胺侧基的可降解聚酯材料也可用于接枝其他含有巯基的生物活性分子,用于生物医学工程领域。乙酰胆碱作为一种神经递质,可以调控神经细胞轴突的生长。设计合成了侧基为乙酰胆碱基团的可降解聚酯材料。根据乙酰胆碱基团的结构,设计合成了氯乙醇酯功能化的三亚甲基碳酸酯单体,将该单体与丙交酯共聚得到氯乙醇酯侧基的可降解聚酯材料；氯乙醇酯侧基与三甲胺发生季铵化反应,得到乙酰胆碱功能化的聚酯材料(Ach-P(LA-CITMC)。变化单体的共聚比例,可以调控乙酰胆碱基团的含量。乙酰胆碱基团的引入可以提高材料的亲水性,促进PC12细胞的粘附以及轴突的生长。PC12细胞在材料表面的粘附和轴突生长行为与乙酰胆碱基团的含量有关,在样品Ach-P(LA-ClTMC)-10 (ClTMC单体的摩尔投料分数为10%)表面,PC12细胞具有较好的存活性和神经轴突生长行为。这种含有乙酰胆碱侧基的聚酯材料有望用于神经组织的再生。可注射水凝胶由于可通过液态注射并原位形成凝胶,因而成为再生医学的一类重要材料。为了促进水凝胶表面神经细胞的粘附和轴突生长行为,通过化学改性,在透明质酸(HA)分子上同时引入呋喃和甲基丙烯酸酯基团,利用甲基丙烯酸酯与巯基分子的Michael口成反应,在HA分子上进一步接枝生物活性多肽CQAASIKVAV,最后与双端马来酰亚胺化的聚乙二醇.共混进行Diels-Alder反应,得到可原位交联且具有生物活性的HA水凝胶体系。调整呋喃的取代度和多肽改性的HA-FP的引入量,可以改变水凝胶材料的模量和生物活性分子含量,在呋喃取代度为29.2%、多肽接枝率为23%的实验组,PC12的粘附和轴突生长最好。这种同时合有呋喃和甲基丙烯酸酯基团的透明质酸材料可用于接枝其他生物活性分子,用于细胞行为调控的研究。
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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】：2014
【分类号】：O631;R318.08

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