用于组织支架的静电纺丝纤维的制备及其应用

发布时间：2017-07-06 10:14

  本文关键词：用于组织支架的静电纺丝纤维的制备及其应用

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【摘要】：静电纺丝技术能够制备比表面积大、孔径小、孔隙率高、纤维均一性好,直径与细胞外基质内胶原纤维相近的连续超细纤维,与天然细胞外基质相似,因此利用静电纺丝技术制备的组织支架组织在组织修复和再生等组织工程领域具有良好的应用前景。本研究采用静电纺丝技术制备了温敏性取向电纺纤维,并同时用于细胞分选和取向细胞片层工程。采用同步细胞电喷/聚脲型聚氨酯PEUU电纺技术制备了三维载细胞组织支架,并用于干细胞组织工程工程。具体内容如下:1.研究了一种简单的基于温敏性电纺纳米纤维基底进行细胞分选和取向细胞片层获得的技术。首先异丙基丙烯酰胺(NIPA)和N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯(NHS)自由基聚合反应合成聚异丙基丙烯酰胺共聚N-羟基琥珀酰亚胺丙烯酸酯(PNIPA-NAS),然后和Gelatin一定比例混合交联生成PNIPA-Gel。采用高压静电纺丝的方法制备了PNIPA-Gel的温敏纳米纤维,该基底可以用于细胞分选和取向细胞片层工程。大鼠成纤维细胞和Phoenix细胞共培养实验说明通过降温、吹打的方法,Phoenix细胞首先脱附,可实现共培养细胞的分离纯化。剩余的粘附在基底的大鼠成纤维细胞继续培养,成纤维细胞倾向于随着纤维基底取向方向伸长,形成取向的细胞片层,最后通过低温脱附的方法获得可直接移植的完整取向细胞片层。该方法在组织工程中具有良好的应用前景。2.采用溶液法两步合成聚脲型聚氨酯PEUU,并对PEUU膜机械性能进行表征,初始模量为65.2~79.7MPa,屈服强度为5.9~8.9MPa,拉伸强度为17.9~42.6MPa,断裂伸长率为946~1019.9%。另外PEUU具有可降解性(56d后质量损失达32%)和良好的生物相容性。采用静电纺丝的方法进行PEUU纤维的制备,PEUU纤维的应力-应变曲线结果表明,通过改变电纺溶液的浓度可制备模量从数MPa至几十MPa的纤维结构柔性支架。采用同步细胞电喷/聚合物电纺技术,一束进行PEUU高聚物的电纺,一束进行MSC细胞电喷,可快速制备高柔性、高细胞负载量电纺组织工程支架,大量MSC细胞可较均匀的分布在电纺组织工程支架内,且生长良好,加工过程中的高电压和残存的电纺用溶剂对细胞的影响较小。Q-RT-PCR结果显示该纤维组织支架对骨钙素表达上调,对细胞Ⅱ型胶原基因表达下调,说明MSCs仍然保持一定多分化潜能。
【关键词】：静电纺丝 组织工程 细胞分选 细胞片层 聚异丙基丙烯酰胺(PNIPA) 温敏性 聚脲型聚氨酯(PEUU)
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 组织工程12-15
• 1.1.1 种子细胞13
• 1.1.2 组织工程支架13-14
• 1.1.3 细胞与组织支架的复合14-15
• 1.2 组织工程用生物材料15-16
• 1.2.1 组织工程天然生物材料15
• 1.2.2 组织工程用合成生物材料15-16
• 1.3 静电纺丝技术用于组织支架的制备16-20
• 1.3.1 静电纺丝技术16-17
• 1.3.2 静电纺丝工艺17-18
• 1.3.3 电纺纤维在组织工程的应用18-20
• 1.4 课题的立题意义和研究内容20-24
• 1.4.1 取向电纺纤维在细胞分选及细胞片层工程的应用20-21
• 1.4.2 三维组织支架在组织工程中的应用21-24
• 第二章 温敏纳米电纺纤维在细胞分选和取向细胞片层工程的应用24-40
• 2.1 前言24-26
• 2.2 实验部分26-30
• 2.2.1 实验材料与仪器26-27
• 2.2.2 PNIPA-NAS共聚物的制备27
• 2.2.3 PNIPA-Gel电纺纳米纤维的制备27-28
• 2.2.4 PNIPA-Gel的表征28-29
• 2.2.4.1 PNIPA-NAS共聚物的结构表征28-29
• 2.2.4.2 PNIPA-Gel高聚物及其纤维表面性能的表征29
• 2.2.5 细胞的培养与染色29-30
• 2.2.5.1 细胞的培养29
• 2.2.5.2 细胞的染色29-30
• 2.2.6 温敏PNIPA-Gel纳米纤维表面对共培养细胞的分选30
• 2.2.7 细胞的取向生长和取向细胞片层的获得30
• 2.3 结果与讨论30-39
• 2.3.1 PNIPA-NAS 共聚物的合成与表征30-33
• 2.3.1.1 PNIPA-NAS共聚物的合成30-31
• 2.3.1.2 PNIPA-NAS共聚物的结构表征31-32
• 2.3.1.3 PNIPA-NAS共聚物的温敏性表征32-33
• 2.3.2 PNIPA-Gel的制备与表征33-35
• 2.3.2.1 PNIPA-Gel的制备33-34
• 2.3.2.2 PNIPA-Gel 的 DSC 测定34-35
• 2.3.3 PNIPA-Gel电纺纳米纤维的表征35-36
• 2.3.3.1 PNIPA-Gel电纺纳米纤维的SEM表征35
• 2.3.3.2 PNIPA-Gel电纺纳米纤维表面接触角的测定35-36
• 2.3.4 细胞分选36-37
• 2.3.5 取向细胞片层的获得37-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第三章 同步细胞电喷/聚脲型聚氨酯电纺组织工程支架的制备及应用40-71
• 3.1 引言40-41
• 3.2 实验部分41-52
• 3.2.1 实验材料与仪器41-42
• 3.2.2 聚氨酯的合成42-43
• 3.2.3 PEUU聚氨酯的结构表征43
• 3.2.3.1 特性黏度的测定43
• 3.2.3.2 FTIR43
• 3.2.3.31H-NMR43
• 3.2.4 聚氨酯PEUU的性能表征43-45
• 3.2.4.1 聚氨酯PEUU机械性能的测定43-44
• 3.2.4.2 聚氨酯PEUU吸水率的测定44
• 3.2.4.3 聚氨酯PEUU水解性能的测定44
• 3.2.4.4 降解产物对细胞的毒性44-45
• 3.2.5. 大鼠骨髓间质干细胞（r MSCs）的提取与表征45-46
• 3.2.5.1 大鼠骨髓间质干细胞（r MSCs）的提取45
• 3.2.5.2 MSCs 细胞表面分子的检测45-46
• 3.2.6 聚氨酯电纺纤维的制备与表征46-48
• 3.2.7 同步电喷电纺组织支架的制备及表征48-52
• 3.2.7.1 不同条件下电喷细胞及其活性的检测48
• 3.2.7.2 同步电喷细胞/电纺 PEUU 纤维组织支架的制备及表征48-50
• 3.2.7.3 同步电纺 PEUU/电喷细胞纤维组织支架中细胞的生长情况50
• 3.2.7.4 同步电纺 PEUU/电喷细胞纤维组织支架中细胞 DNA 含量的测定50
• 3.2.7.5 RT-PCR 法测纤维组织支架中骨髓间充质干细胞多分化潜能50-52
• 3.3 结果与讨论52-69
• 3.3.1 聚氨酯PEUU的合成与结构表征52-55
• 3.3.1.1 聚氨酯PEUU的合成52-53
• 3.3.1.2 聚氨酯PEUU的结构表征53-55
• 3.3.2 聚氨酯PEUU的性能表征55-59
• 3.3.2.1 聚氨酯PEUU膜的机械性能55
• 3.3.2.2 聚氨酯PEUU膜的吸水率55-56
• 3.3.2.3 聚氨酯PEUU膜的水解性能56-58
• 3.3.2.4 聚氨酯PEUU水解液的细胞毒性试验58-59
• 3.3.3 聚氨酯PEUU电纺纤维膜的制备与表征59-61
• 3.3.3.1 聚氨酯PEUU电纺纤维膜的SEM表征59-60
• 3.3.3.2 聚氨酯PEUU电纺纤维（e-PEUU）的机械性能60-61
• 3.3.4 细胞在e-PEUU纤维上的生长61-63
• 3.3.5 大鼠骨髓间质干细胞(rMSCs)表面分子的表征63-65
• 3.3.6 电压对r MSCs细胞活性的影响65-66
• 3.3.7 同步电纺PEUU/电喷细胞纤维组织支架静态培养细胞的生长情况66-67
• 3.3.8 同步电纺PEUU/电喷细胞纤维组织支架中细胞dsDNA含量测定67-68
• 3.3.9 QRT-PCR法检测纤维组织支架中骨髓间充质干细胞多分化潜能68-69
• 3.4 本章小结69-71
• 第四章 结论与展望71-73
• 参考文献73-83
• 致谢83-84
• 作者简介84
• 攻读硕士期间发表的学术论文84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 胡旭栋;王光林;;静电纺丝纳米纤维支架在神经组织工程中的研究进展[J];中国修复重建外科杂志;2010年09期

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本文编号：525766