磁性生物材料及支架的制备与性能表征

发布时间：2017-09-02 22:02

  本文关键词：磁性生物材料及支架的制备与性能表征

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【摘要】：诱导细胞定向排列有助于组织和器官修复。外加磁场能够有效地诱导多种细胞定向排列，但外加磁场存在诸多缺点限制了其应用。将具有良好生物相容性的磁性物质与生物材料复合，制备具有“内磁场”的磁性生物材料，利用其携带的磁场可以在体内外诱导细胞定向排列。 首先，本文制备了新型锶铁氧体（SrFe_(12)O_(19)）颗粒增强聚己内酯（PCL）复合材料（PS复合材料），研究了锶铁氧体颗粒含量对复合材料力学性能、显微结构和润湿性能的影响。然后将PS复合材料磁化获得磁性PS复合材料（MPS复合材料），研究锶铁氧体颗粒含量对磁性能的影响。结果表明：锶铁氧体颗粒的加入不仅显著提高了PCL的拉伸模量、弯曲模量和弯曲强度，还改善了润湿性能。通过对PS复合材料进行磁化处理，可以获得饱和磁化的MPS复合材料，并且其剩余磁感应强度随着锶铁氧体颗粒含量的增加而线性增强。 其次，本文采用熔融沉积技术（Fused Deposition Modeling, FDM），制备了结构和性能可控的PCL和PS复合材料多孔支架。多孔支架的孔径约为150~1100μm,孔隙率约为30%~80%，孔洞完全连通，并具有各向异性结构和性能。而锶铁氧体颗粒的加入不仅提高了PCL多孔支架的力学性能，也改善了润湿性能。此外，可以用Too公式和Gibson-Ashby公式很好地描述熔融沉积参数与多孔支架结构以及结构与力学性能之间的相互关系，进而达到多孔支架结构和性能可控、可设计的目的。 最后，本文考察了PS复合材料与MPS复合材料的细胞毒性，并初步探索MPS复合材料诱导细胞定向排列的可行性。结果表明，PS复合材料和MPS复合材料没有明显的细胞毒性。与MPS50复合材料共同培养的许旺细胞，大部分平行于磁场方向排列，表明MPS50复合材料能够有效地诱导许旺细胞定向排列，为磁性生物材料及其“内磁场”在组织修复的进一步应用提供了理论基础和实验依据。
【关键词】：细胞定向排列 聚己内酯 锶铁氧体（SrFe12O19） 磁性生物材料 许旺细胞 熔融沉积多孔支架
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-39
• 1.1 细胞定向排列11-18
• 1.1.1 细胞定向排列与组织工程11-17
• 1.1.2 细胞定向排列诱导干细胞分化17-18
• 1.1.3 细胞定向排列在生物感应器中的应用18
• 1.2 诱导细胞定向排列的方法18-22
• 1.2.1 表面微图案/微沟槽18-19
• 1.2.2 微纤维19-20
• 1.2.3 电刺激20-21
• 1.2.4 力学刺激21-22
• 1.3 磁场诱导细胞定向排列22-26
• 1.3.1 血红细胞和血小板22
• 1.3.2 视网膜杆状细胞22
• 1.3.3 成骨细胞22-24
• 1.3.4 平滑肌细胞24
• 1.3.5 神经元细胞与神经突触24
• 1.3.6 许旺细胞24-25
• 1.3.7 草履虫25-26
• 1.4 磁性生物材料26-27
• 1.5 本论文的研究目的和研究内容27-29
• 1.5.1 本论文的研究目的27-28
• 1.5.2 本论文的研究内容28-29
• 1.6 参考文献29-39
• 第二章 磁性生物材料的制备与表征39-55
• 2.1 引言39
• 2.2 实验部分39-42
• 2.2.1 材料与仪器39-40
• 2.2.2 PCL/SrFe_(12)O_(19)复合材料的制备和磁化40-41
• 2.2.3 PS 复合材料与 MPS 复合材料的表征41-42
• 2.3 实验结果与讨论42-51
• 2.3.1 PS 复合材料的力学性能42-46
• 2.3.2 形态学分析46-48
• 2.3.3 PS 复合材料的润湿性能48-50
• 2.3.4 MPS 复合材料的磁性能50-51
• 2.4 本章小结51-52
• 2.5 参考文献52-55
• 第三章 多孔支架的制备与表征55-80
• 3.1 引言55
• 3.2 实验部分55-58
• 3.2.1 材料与仪器55-56
• 3.2.2 熔融沉积多孔支架的制备56-57
• 3.2.3 熔融沉积多孔支架的表征57-58
• 3.3 实验结果与讨论58-76
• 3.3.1 PCL 多孔支架58-68
• 3.3.2 PS40 多孔支架68-74
• 3.3.3 熔融沉积多孔支架的润湿性能74-76
• 3.4 本章小结76-77
• 3.5 参考文献77-80
• 第四章 磁性生物材料诱导细胞定向排列80-91
• 4.1 引言80
• 4.2 实验部分80-83
• 4.2.1 材料与仪器80-81
• 4.2.2 层粘连蛋白(LN)铺板81
• 4.2.3 SCs 获取与原代培养81-82
• 4.2.4 SCs 的纯化与扩增82
• 4.2.5 材料浸提液的制备82-83
• 4.2.6 细胞毒性测定83
• 4.2.7 磁性生物材料对 SCs 定向排列的诱导作用83
• 4.3 实验结果与讨论83-88
• 4.3.1 细胞毒性83-86
• 4.3.2 磁性生物材料对 SCs 定向排列的诱导作用86-88
• 4.4 本章小结88-89
• 4.5 参考文献89-91
• 第五章 结论与创新91-93
• 5.1 全文总结91-92
• 5.2 本论文创新之处92-93
• 致谢93-94
• 攻读硕士学位期间的研究成果94-96

【参考文献】

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