基材表面特性调控细胞行为及脱细胞基质的研究

发布时间：2019-10-23 03:00

【摘要】：在细胞生物学基础研究和医学应用中,体外细胞培养是核心环节。细胞培养一般会应用到基质材料,而目前的细胞培养基材并不能完全满足细胞培养对多参数的综合需求,探索并建立新的方法手段是发展生物基材的必经之路。为此,本文通过对材料表面进行化学、力学和拓扑结构等方面的构筑,系统考察细胞对生物基材特性的生物学响应。主要包括以几个方面的研究:首先,用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)作为基底材料,采用胎牛血清孵育、胶原沉积和等离子体处理3种修饰方法,同时变化PDMS的硬度,考察牛关节软骨细胞(Bovine articular cartilages,bAC)的生物学行为。结果表明,3种修饰均能显著改善细胞在PDMS表面的粘附和增殖,且等离子体处理的效果最好;材料硬度也对bAC有所影响,但程度上要次于表面修饰的效果。其次,利用静电纺丝技术制备取向或无序的聚己内醋(Poly(ε-caprolactone),PCL)纤维薄膜,并以旋涂法制备PCL平面薄膜作为对照,考察兔骨髓来源的间充质干细胞(Rabbit bone marrow-derived mesenchymal stem cells,rMSC)、人成纤维细胞(Human fibroblasts,HF)和bAC的生物学行为。结果发现,3种PCL薄膜都能很好的支持3种细胞的粘附、增殖及基质分泌,改变细胞形态以及基质结构,特别是取向纤维能够引导细胞和基质的规则排列。此外,基因表达也会受到材料表面拓扑结构的影响,其中rMSC和HF的纤连蛋白和Ⅰ型胶原蛋白在电纺纤维上的基因表达下调,而rAC的相关基因表达在不同PCL薄膜上也有所差异。最后,将培养在3种PCL薄膜上的3种细胞通过脱细胞处理,获得9种脱细胞基质(Decellularized extracellular matrix,dECM)修饰的 PCL 薄膜(dECM/PCL),对其组成和结构进行详细表征;并接种培养rMSC考察其生物活性。结果表明,薄膜表面拓扑结构(平面、无序纤维和取向纤维)不仅能够改变细胞形态与排列,还能影响其分泌的基质分子的排列,并且这种排列方式在经过脱细胞处理后仍然得到一定的维持,基质成份在脱细胞处理后有部分流失。dECM/PCL能够显著促进rMSC的粘附、增殖及基质分泌,并且来源于不同细胞的dECM的效果存在差异。综上,本文通过探究细胞对基材表面特性(包括PDMS和PCL)的响应,揭示了不同种类细胞响应的特异性,特别是在dECM上的体现,为将来设计和制备生物基材优化细胞培养微环境奠定基础。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R318.08

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本文编号：2551907