基于PLGA纳米纤维膜肺器官芯片的构建与应用

发布时间：2020-08-24 20:23

【摘要】：传统的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)纳米纤维膜作为组织工程支架进行体外细胞培养,虽可提供近三维细胞培养环境,但却无法充分模拟具有复杂生物化学及生物物理因素的细胞微环境。目前,基于微流控技术的器官芯片为克服上述缺陷提供了新的研究思路。微流控芯片技术是一种新兴的流体操控技术,业已广泛应用于材料、生物、化学等基础及交叉学科领域。而由微流控芯片发展而来的器官芯片是一种可模拟人类器官结构与功能的仿生微系统,或可成为替代动物模型用于药物研发、精准医疗等的新型体外模型。本论文主要以器官芯片技术为基础,以肺器官为对象,通过制备PLGA纳米纤维膜、PLGA纳米纤维/PDMS微孔复合膜,用于体外模拟肺泡呼吸膜,构建新型肺芯片,具体内容如下:(1)开展了基于PLGA纳米纤维膜肺芯片的构建与应用。具体包括:利用软光刻技术制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片,利用静电纺丝技术制备直径均匀、厚度可控的PLGA纳米纤维膜,并将PDMS微流控芯片与PLGA纳米纤维膜有机结合构成双层肺芯片。在该芯片上实现了肺癌细胞、肺成纤维细胞、血管内皮细胞等的三维培养和共培养,开展了EGFR靶向抗肿瘤药物吉非替尼的药物评价,探索了肺癌细胞在共培养情况下耐药性产生的原因等。(2)开展了基于PLGA纳米纤维/PDMS微孔复合膜肺芯片的构建与应用。具体包括:利用软光刻技术制备PDMS微流控芯片及PDMS镂空微孔薄膜,利用静电纺丝技术制备将PLGA纳米纤维与PDMS镂空微孔薄膜相结合,得到复合薄膜并组成多层肺芯片。在该芯片上实现了极低流速毛细管血流和肺泡囊状结构的模拟,开展了常氧、缺氧条件下EGFR靶向抗肿瘤药物吉非替尼的药物敏感度检测。
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R318.08;TQ340.64
【图文】：

图 1.1 多样化纤维材料及其 SEM 图静电纺丝技术基本原理及影响因素电纺丝技术是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流的工艺。未接通高压时，处于纺丝喷头的聚合物溶液或熔体液滴受到表作用而悬在喷嘴处。接通高压后，聚合物溶液或熔体液滴在电场诱导下面快速聚集电荷，受到一个与表面张力方向相反的电场力，当电场逐渐液滴由球状被拉长为锥状，形成“泰勒锥”，当电场强度增加至一个临电场力就会克服液滴的表面张力，从“泰勒锥”喷出，从而产生出一个稳定的喷射流，喷射流被快速拉伸、变形，溶剂也迅速挥发,最终形成响静电纺丝过程的参数主要包括：原料性质参数、溶液特征参数、控制

大学硕士学位论文（2）溶液特征参数：包括配置的前驱聚合物溶液的浓度、导电性以及粘度表面张力等。（3）控制调节参数：包括电源电压大小、电极与接收板之间距离和前驱聚物溶液进料速率等。（4）环境影响参数：包括纺丝受环境影响的参数，如环境温度、室内湿度等。

如环境温度、室内湿度和等。图 1.2 静电纺丝技术基本原理示意图1.3.3 静电纺丝常用材料静电纺丝常用材料主要包括天然高分子材料及人工合成高分子材料。天然高分子材料包括胶原、明胶、透明质酸、纤维蛋白、壳聚糖、甲壳素、天然珊瑚及其衍生物等。天然生物材料的优势在于含有有利于细胞吸附或维持不同功能的物质，生物相容性及细胞亲和性好，缺点是质量受产地、原料来源等影响导致重复性差，不能大批量生产。此外，有些天然高分子材料机械性能差，难以直接作为组织支架，这限制了天然高分子材料在组织工程的广泛应用。目前常用的人工合成高分子材料主要包括聚氨酯、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）、聚己内酯等。这些材料由于具有生物可降解性，生物相容性及易加工性，已广泛用于药物载体、组织工程支架和医疗器械等领域，成为现代医学的重要支柱。其中，PLGA 是由丙交酯（LA）和乙交酯（GA）两

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本文编号：2802806