基于多肽自组装的三维细胞培养支架的构建及性质研究

发布时间：2017-07-29 21:06

  本文关键词：基于多肽自组装的三维细胞培养支架的构建及性质研究

  更多相关文章： 多肽自组装 光敏性水凝胶 三维细胞培养 自愈性

【摘要】：生物聚合物水凝胶已经广泛地应用到了食品和制药工业,同时延伸到组织工程、药物传递及微流体领域。近几年在软物质研究中,基于多肽自组装形成的水凝胶即多肽水凝胶,由于其生物相容性好、生物降解性低和易合成多种具有生物功能性凝胶等特点,广泛地应用于各个领域,例如：伤口愈合、药物及生物分子持续释放、细胞培养及组织工程支架,纳米制备模板,有机反应的催化剂及污水处理药剂等。本文以通过二硫键断裂成胶的NapGFFYE-SS-EERGD多肽序列为基础,采用Fmoc固相合成法合成了带有光降解性官能团(photodegradable functionality,简称PDF)的超短芳香族多肽NapGFFY-PDF-E (P1),通过增加谷氨酸和赖氨酸,得到了另一条突变序列NapGFFYK-PDF-EE(P2)。通过紫外光照射会导致多肽序列中的光降解性官能团发生断裂,将多肽序列一分为二。带有萘环基团的序列基于多肽自组装可形成具有一定强度的纤维网状结构水凝胶。本文分别从宏观成胶能力、微观形态、胶体强度等方面考察了这两种多肽自组装性质差异,并且通过三维细胞培养探讨了这种光敏性水凝胶作为三维细胞培养支架的潜力。通过成胶实验,发现这种光敏性水凝胶的成胶时问与多肽浓度和光照强度呈正比。在同一浓度下,多肽P2的成胶时间比多肽P1更短。利用TEM实验观察到,多肽P1和P2形成水凝胶后的微观结构呈现出细长的互相交错的纤维网络结构,并且纳米纤维的密度与多肽浓度呈正相关。在同一浓度下,水凝胶P2中的纳米纤维比P1更密集。流变学实验表明,水凝胶P2的储能模量比P1大,可以达到1000 Pa左右,有能力支撑细胞在其内部进行三维细胞培养。还发现水凝胶P2具有良好的自愈性,有可能作为一种新型的注射细胞药物载体。通过包埋实验,利用激光共聚焦显微镜观察到细胞在水凝胶P2内的存活率可以达到90%以上,并且能够均匀地分布在水凝胶的内部。这使其水凝胶P2有潜力成为一种可光控的具有生物相容性的三维细胞培养支架。本文通过多肽序列的优化,得到了两种光敏性水凝胶P1和P2,并对这两种水凝胶的物理特性进行了研究,研究发现P2具有良好的物理特性,同时成胶时间短,这些因素可以大幅度地提高细胞在水凝胶P2中的存活率。这种光敏性水凝胶有潜力成为三维细胞培养支架,并在组织工程等领域得到广泛应用。
【关键词】：多肽自组装 光敏性水凝胶 三维细胞培养 自愈性
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08;TQ427.26
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 多肽自组装13
• 1.2 三维细胞培养支架——多肽水凝胶13-16
• 1.2.1 三维细胞培养13-14
• 1.2.2 多肽水凝胶14-16
• 1.3 多肽水凝胶的类型16-20
• 1.3.1 β折叠多肽水凝胶17
• 1.3.2 β发夹多肽水凝胶17-18
• 1.3.3 α螺旋多肽水凝胶18
• 1.3.4 超短芳香族多肽水凝胶18-19
• 1.3.5 超短脂肪族多肽水凝胶19
• 1.3.6 杂合两亲多肽水凝胶19-20
• 1.4 多肽水凝胶成胶的刺激因素20-23
• 1.4.1 光响应性21
• 1.4.2 共价键的形成21-22
• 1.4.3 金属离子或盐离子22
• 1.4.4 pH响应性22
• 1.4.5 酶催化22-23
• 1.4.6 蛋白-多肽相互作用23
• 1.5 三维细胞培养中常用方法23-24
• 1.5.1 MTT比色法23
• 1.5.2 死活细胞染色法23-24
• 1.6 论文选题意义及目的24-25
• 第二章 实验部分25-37
• 2.1 实验仪器与试剂25-27
• 2.1.1 实验仪器25-26
• 2.1.2 实验试剂26-27
• 2.2 实验方法27-37
• 2.2.1 多肽的序列设计及合成步骤27-29
• 2.2.2 粗品的纯化与鉴定29-31
• 2.2.3 多肽成胶能力表征31
• 2.2.4 多肽水凝胶微观形态表征31-32
• 2.2.5 多肽水凝胶机械性质表征32-33
• 2.2.6 细胞复苏、传代及冻存33-34
• 2.2.7 细胞毒性实验34
• 2.2.8 三维细胞培养支架的构建34-35
• 2.2.9 死/活细胞染色实验35-37
• 第三章 实验结果与讨论37-59
• 3.1 多肽P1和P2的合成与纯化37-41
• 3.1.1 多肽的合成37
• 3.1.2 多肽粗品的纯化37
• 3.1.3 多肽纯品的纯度测定37-38
• 3.1.4 多肽的分子量鉴定38-40
• 3.1.5 多肽的化学结构鉴定40-41
• 3.2 多肽水凝胶的物理性质表征41-51
• 3.2.1 多肽的光响应性表征41-42
• 3.2.2 多肽的成胶时间的探索42-44
• 3.2.3 多肽水凝胶微观形态的表征44-46
• 3.2.4 多肽水凝胶机械性能的表征46-51
• 3.3 三维细胞培养51-59
• 3.3.1 MTT实验51-52
• 3.3.2 激光共聚焦观察52-59
• 第四章 结论与展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-67
• 研究成果及发表论文67-69
• 作者和导师介绍69-70
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书70-71

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本文编号：591075