层层自组装技术在聚乳酸及钛材表面工程的应用
发布时间：2021-02-28 08:25
生物材料的表面性质对于调控细胞与材料间的相互作用,包括细胞在生物材料表面粘附、迁移及分化等生物学行为具有至关重要的作用。从某种意义上讲,生物材料界面就是材料与生命之间的纽带。如何进行生物材料表面功能化、进而调控细胞生理功能,对生物材料的研究/设计提出了更高的要求。随着生物材料的发展,新型生物材料的设计被期望具有在分子水平刺激特异性细胞/基因响应的能力,达到界面调控细胞命运的目的。在过去几十年,聚乳酸及钛材作为植入体,被广泛地应用于临床治疗。然而,聚乳酸及钛材自身生物相容性差,缺乏诱导组织形成性能,是其临床应用面临的普遍挑战。很多诸如感染、移位、异体反应、纤维包囊及植入体与骨组织界面的细胞死亡等因素都可能导致植入失败。基于聚乳酸及钛材所存在的问题,为了实现界面调控细胞生物学行为,诱导损伤组织的修复,急需发展新的研究思路及技术手段。层层自组装技术（Layer-by-Layer assembly technique, LBL）是基于静电相吸而形成多层膜自组装体系的技术,是一种简单而又高效地构建生物活性表面的方法。本论文利用层层自组装技术并结合基因释放/治疗,在聚乳酸及钛材表面构建生物活性界面...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：199 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
主要缩略词
1 绪论
1.1 问题的提出及研究意义
1.1.1 聚乳酸的研究现状
1.1.2 钛材的研究现状
1.1.3 聚乳酸及钛材普遍存在的问题
1.2 层层自组装技术
1.2.1 层层自组装技术的原理及性能
1.2.2 层层自组装技术在医学领域中的应用
1.3 研究思路及主要研究内容
1.3.1 研究思路
1.3.2 研究内容
1.4 本文的创新点
2 聚乳酸表面壳聚糖/DNA 多层膜的构建
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料与设备
2.2.2 聚乳酸表面壳聚糖/DNA 多层膜的构建
2.2.3 壳聚糖/DNA 多层膜化聚乳酸的表征
2.2.4 壳聚糖/DNA 多层膜的降解及DNA 的释放研究
2.3 结果与讨论
2.3.1 红外光谱检测
2.3.2 XPS 表征
2.3.3 接触角的检测
2.3.4 拓扑结构的表征
2.3.5 多层膜的降解与DNA 的释放
2.4 小结
3 基因功能化聚乳酸表面调控细胞特异性/非特异性基因原位 转染及机理
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料及设备
3.2.2 材料的制备与表征
3.2.3 聚乳酸表面GC/pDNA、GP/pDNA 及PEI-CD/ pDNA 多层膜的构建
3.2.4 多层膜的表征
3.2.5 多层膜的降解与质粒DNA 的释放
3.2.6 基因活化聚乳酸表面生物相容性检测
3.2.7 基因活化聚乳酸表面基因原位转染
3.2.8 界面介导的基因原位转染机制研究
3.3 结果与讨论
3.3.1 LA-NHS 酯、GC、GP 及PEI-CD 的合成与表征
3.3.2 多层膜的表征
3.3.3 多层膜降解与DNA 的释放
3.3.4 细胞相容性检测
3.3.5 材料表面介导细胞特异性基因原位转染
3.3.6 材料表面介导基因原位转染的机制
3.4 小结
4 基因活化钛材表面原位介导骨髓间充质干细胞的分化
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料与设备
4.2.2 质粒pEGFP-hBMP2（pGB）的构建
4.2.3 基因活化钛材表面的构建
4.2.4 钛材表面壳聚糖/pGB 多层膜的表征
4.2.5 多层膜的降解与质粒DNA 的释放行为
4.2.6 基因活化钛材表面基因的原位转染
4.2.7 细胞响应性检测
4.3 结果与讨论
4.3.1 转基因载体pEGFP–hBMP2 的构建
4.3.2 接触角检测
4.3.3 多层膜的降解与质粒DNA 的释放
4.3.4 体外基因转染
4.3.5 RT-PCR
4.3.6 细胞响应
4.4 小结
5 钛膜表面壳聚糖、丝素蛋白多层膜的构建及细胞响应性研究
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 实验材料与设备
5.2.2 钛膜表面壳聚糖（Chi）
5.2.3 钛膜表面Chi/SF 及Chi/PSS 多层膜的表征
5.2.4 细胞在Chi/SF 及Chi/PSS 多层膜修饰的钛膜表面的响应研究
5.3 结果与讨论
5.3.1 钛材表面Chi/SF 多层膜的表征
5.3.2 Chi/SF 多层膜修饰的钛材表面细胞响应研究
5.3.3 钛材表面Chi/PSS 多层膜的表征
5.3.4 Chi/PSS 多层膜修饰的钛膜表面成骨细胞的响应研究
5.4 小结
6 钛材表面激素功能化介孔硅的层层自组装及其在骨动态平衡中的应用
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 材料与设备
6.2.2 介孔硅的制备与表征
6.2.3 介孔硅的药物装载及表征
6.2.4 载药介孔硅表面多层膜修饰及表征
6.2.5 钛材表面激素功能化介孔硅多层膜的构建及表征
6.2.6 多层膜的降解与药物的释放行为
6.2.7 细胞在钛材表面激素功能化介孔硅多层膜上的响应性研究
6.3 结果与讨论
6.3.1 介孔硅纳米颗粒的合成与表征
6.3.2 药物装载及表征
6.3.3 E2-MSN@ PEM 体系的构建
6.3.4 激素功能化钛材的表征
6.3.5 Chi/Gel 多层膜的降解与药物的释放行为
6.3.6 细胞活性检测
6.3.7 碱性磷酸酶的表达
6.3.8 矿化检测
6.3.9 骨保护素及骨桥蛋白mRNA 的表达水平
6.4 小结
2纳米管调控骨髓间充质干细胞迁移与分化">7 细胞因子活化的 TO2纳米管调控骨髓间充质干细胞迁移与分化
7.1 前言
7.2 实验部分
7.2.1 实验材料与设备
2 纳米管的制备"> 7.2.2 细胞因子活化TO2 纳米管的制备
2 纳米管表面壳聚糖/明胶多层膜的构建"> 7.2.3 细胞因子活化TO2 纳米管表面壳聚糖/明胶多层膜的构建
2 纳米管的表征"> 7.2.4 细胞因子活化TO2 纳米管的表征
7.2.5 SOD 活性检测
7.2.6 骨髓间充质干细胞的原代培养及鉴定
2 纳米管表面细胞形态学观察"> 7.2.7 细胞因子活化TO2 纳米管表面细胞形态学观察
7.2.8 细胞迁移检测----伤口愈合测试
7.2.9 细胞活性检测
7.2.10 碱性磷酸酶的检测
7.3 结果与讨论
2 纳米管的表征"> 7.3.1 细胞因子活化TO2 纳米管的表征
7.3.2 SOD 活性检测
7.3.3 细胞形态观察
7.3.4 细胞迁移
7.3.5 细胞活性
7.3.6 碱性磷酸酶活性检测
7.4 小结
8 钛合金表面细胞微环境的构建及其对干细胞分化和体内骨生成的调控
8.1 前言
8.2 实验部分
8.2.1 实验材料与设备
8.2.2 多层膜的构建
8.2.3 多层膜的表征
8.2.4 FN 沉积的免疫检测
8.2.5 BMP2 释放研究
8.2.6 间充质干细胞在TC4/LbL/rhBMP2/FN 表面的响应性研究
8.2.7 体内试验
8.3 实验结果与讨论
8.3.1 多层膜结构的表征
8.3.2 BMP2 体外释放研究
8.3.3 细胞形态
8.3.4 细胞分化
8.3.5 定量PCR 分析
8.3.6 破骨细胞分化
8.3.7 体内试验
8.4 小结
9 主要结论与后续建议
9.1 主要结论
9.2 后续工作建议
致谢
参考文献
附录
A. 作者攻读学位期间发表的文章
B. 作者攻读学位期间取得的科研成果目录
C. 作者攻读学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]肝靶向性磁共振成像造影剂──含D-半乳糖基的DTPA双酰胺钆配合物的研究[J]. 傅雁军,卓仁禧. 高等学校化学学报. 1997(07)
本文编号：3055582
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：199 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
主要缩略词
1 绪论
1.1 问题的提出及研究意义
1.1.1 聚乳酸的研究现状
1.1.2 钛材的研究现状
1.1.3 聚乳酸及钛材普遍存在的问题
1.2 层层自组装技术
1.2.1 层层自组装技术的原理及性能
1.2.2 层层自组装技术在医学领域中的应用
1.3 研究思路及主要研究内容
1.3.1 研究思路
1.3.2 研究内容
1.4 本文的创新点
2 聚乳酸表面壳聚糖/DNA 多层膜的构建
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验材料与设备
2.2.2 聚乳酸表面壳聚糖/DNA 多层膜的构建
2.2.3 壳聚糖/DNA 多层膜化聚乳酸的表征
2.2.4 壳聚糖/DNA 多层膜的降解及DNA 的释放研究
2.3 结果与讨论
2.3.1 红外光谱检测
2.3.2 XPS 表征
2.3.3 接触角的检测
2.3.4 拓扑结构的表征
2.3.5 多层膜的降解与DNA 的释放
2.4 小结
3 基因功能化聚乳酸表面调控细胞特异性/非特异性基因原位 转染及机理
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料及设备
3.2.2 材料的制备与表征
3.2.3 聚乳酸表面GC/pDNA、GP/pDNA 及PEI-CD/ pDNA 多层膜的构建
3.2.4 多层膜的表征
3.2.5 多层膜的降解与质粒DNA 的释放
3.2.6 基因活化聚乳酸表面生物相容性检测
3.2.7 基因活化聚乳酸表面基因原位转染
3.2.8 界面介导的基因原位转染机制研究
3.3 结果与讨论
3.3.1 LA-NHS 酯、GC、GP 及PEI-CD 的合成与表征
3.3.2 多层膜的表征
3.3.3 多层膜降解与DNA 的释放
3.3.4 细胞相容性检测
3.3.5 材料表面介导细胞特异性基因原位转染
3.3.6 材料表面介导基因原位转染的机制
3.4 小结
4 基因活化钛材表面原位介导骨髓间充质干细胞的分化
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料与设备
4.2.2 质粒pEGFP-hBMP2（pGB）的构建
4.2.3 基因活化钛材表面的构建
4.2.4 钛材表面壳聚糖/pGB 多层膜的表征
4.2.5 多层膜的降解与质粒DNA 的释放行为
4.2.6 基因活化钛材表面基因的原位转染
4.2.7 细胞响应性检测
4.3 结果与讨论
4.3.1 转基因载体pEGFP–hBMP2 的构建
4.3.2 接触角检测
4.3.3 多层膜的降解与质粒DNA 的释放
4.3.4 体外基因转染
4.3.5 RT-PCR
4.3.6 细胞响应
4.4 小结
5 钛膜表面壳聚糖、丝素蛋白多层膜的构建及细胞响应性研究
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 实验材料与设备
5.2.2 钛膜表面壳聚糖（Chi）
5.2.3 钛膜表面Chi/SF 及Chi/PSS 多层膜的表征
5.2.4 细胞在Chi/SF 及Chi/PSS 多层膜修饰的钛膜表面的响应研究
5.3 结果与讨论
5.3.1 钛材表面Chi/SF 多层膜的表征
5.3.2 Chi/SF 多层膜修饰的钛材表面细胞响应研究
5.3.3 钛材表面Chi/PSS 多层膜的表征
5.3.4 Chi/PSS 多层膜修饰的钛膜表面成骨细胞的响应研究
5.4 小结
6 钛材表面激素功能化介孔硅的层层自组装及其在骨动态平衡中的应用
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 材料与设备
6.2.2 介孔硅的制备与表征
6.2.3 介孔硅的药物装载及表征
6.2.4 载药介孔硅表面多层膜修饰及表征
6.2.5 钛材表面激素功能化介孔硅多层膜的构建及表征
6.2.6 多层膜的降解与药物的释放行为
6.2.7 细胞在钛材表面激素功能化介孔硅多层膜上的响应性研究
6.3 结果与讨论
6.3.1 介孔硅纳米颗粒的合成与表征
6.3.2 药物装载及表征
6.3.3 E2-MSN@ PEM 体系的构建
6.3.4 激素功能化钛材的表征
6.3.5 Chi/Gel 多层膜的降解与药物的释放行为
6.3.6 细胞活性检测
6.3.7 碱性磷酸酶的表达
6.3.8 矿化检测
6.3.9 骨保护素及骨桥蛋白mRNA 的表达水平
6.4 小结
2纳米管调控骨髓间充质干细胞迁移与分化">7 细胞因子活化的 TO2纳米管调控骨髓间充质干细胞迁移与分化
7.1 前言
7.2 实验部分
7.2.1 实验材料与设备
2 纳米管的制备"> 7.2.2 细胞因子活化TO2 纳米管的制备
2 纳米管表面壳聚糖/明胶多层膜的构建"> 7.2.3 细胞因子活化TO2 纳米管表面壳聚糖/明胶多层膜的构建
2 纳米管的表征"> 7.2.4 细胞因子活化TO2 纳米管的表征
7.2.5 SOD 活性检测
7.2.6 骨髓间充质干细胞的原代培养及鉴定
2 纳米管表面细胞形态学观察"> 7.2.7 细胞因子活化TO2 纳米管表面细胞形态学观察
7.2.8 细胞迁移检测----伤口愈合测试
7.2.9 细胞活性检测
7.2.10 碱性磷酸酶的检测
7.3 结果与讨论
2 纳米管的表征"> 7.3.1 细胞因子活化TO2 纳米管的表征
7.3.2 SOD 活性检测
7.3.3 细胞形态观察
7.3.4 细胞迁移
7.3.5 细胞活性
7.3.6 碱性磷酸酶活性检测
7.4 小结
8 钛合金表面细胞微环境的构建及其对干细胞分化和体内骨生成的调控
8.1 前言
8.2 实验部分
8.2.1 实验材料与设备
8.2.2 多层膜的构建
8.2.3 多层膜的表征
8.2.4 FN 沉积的免疫检测
8.2.5 BMP2 释放研究
8.2.6 间充质干细胞在TC4/LbL/rhBMP2/FN 表面的响应性研究
8.2.7 体内试验
8.3 实验结果与讨论
8.3.1 多层膜结构的表征
8.3.2 BMP2 体外释放研究
8.3.3 细胞形态
8.3.4 细胞分化
8.3.5 定量PCR 分析
8.3.6 破骨细胞分化
8.3.7 体内试验
8.4 小结
9 主要结论与后续建议
9.1 主要结论
9.2 后续工作建议
致谢
参考文献
附录
A. 作者攻读学位期间发表的文章
B. 作者攻读学位期间取得的科研成果目录
C. 作者攻读学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]肝靶向性磁共振成像造影剂──含D-半乳糖基的DTPA双酰胺钆配合物的研究[J]. 傅雁军,卓仁禧. 高等学校化学学报. 1997(07)
本文编号：3055582
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