丝素基三维多孔复合支架的制备及其在骨组织工程上的应用

发布时间：2017-09-13 23:50

  本文关键词：丝素基三维多孔复合支架的制备及其在骨组织工程上的应用

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【摘要】：天生畸形、外伤以及烧伤等引起的各类骨组织损伤或缺损在临床医学上十分常见,尤其是老年人易患的骨组织病变,如骨质疏松。因此临床对骨替代材料具有很大的需求。现有的骨替代材料采用有机材料支架不能同时兼具良好的力学性能、二次成型性和生物学性能。本文以丝素材料为基底,制备了不同自组装层数的丝素/晶须/壳聚糖(SF/CNW/CS)多孔复合支架材料和不同矿化度的羧基化氧化石墨烯/羟基磷灰石/丝素(cGO/HAP/SF)多孔复合支架。用孔隙率测试、扫描电镜、红外光谱、X射线衍射和力学性能测试对SF/CNW/CS复合材料进行了表征。结果显示:制备的SF/CNW/CS复合支架呈现分级的多孔互通的层状结构,且随着自组装层数的增加,SF/CNW/CS复合支架的片层厚度增加,力学性能逐步改善,而孔隙率则逐渐减小。通过生物学性能测试表明纯SF支架和SF/CNW/CS复合支架均具有较好的血液相溶液和较高的蛋白吸附能力,且在SF/CNW/CS支架上细胞的增殖能力和细胞的活性均好于SF支架。用XPS能谱分析、扫描电镜、透射电镜、红外光谱、X射线衍射、孔隙率测试和力学性能测试对cGO/HAP/SF复合材料进行了表征。结果表明:cGO诱导生成的cGO/HAP复合体的结晶度高,且HAP粒子无序的牢固的平铺在cGO片层的两侧呈现柔性的细条状;制备的cGO/HAP/SF复合支架材料密度和孔隙率呈现梯度分布;随着矿化程度的增加,cGO/HAP/SF复合支架的力学性能逐渐增强,当cGO/HAP为1:4时复合支架材料的断裂强度、断裂应变、初始模量均达到最大。以制备的cGO/HAP/SF复合支架、HAP/SF复合支架、纯SF支架为基底材料,进行了细胞培养来探究对比其生物学性能。用蛋白吸附能力测试、血液相容性测试、荧光显微镜、MTT增殖法、碱性磷酸酶、骨钙素和RT-PCR分析等对细胞的增殖和活性进行了表征。结果显示纯SF支架、HAP/SF支架和cGO/HAP/SF支架均具有较好的血液相溶性和较好的蛋白吸附能力,且cGO/HAP/SF的蛋白吸附能力最好。在cGO/HAP/SF支架上细胞的增殖能力和细胞的活性均高于SF支架和HAP/SF支架,更能促进骨髓间质干细胞的向成骨细胞的分化。
【关键词】：骨组织工程 复合支架 丝素 生物学性能
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08;R687
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 骨组织工程12-16
• 1.1.1 骨组织工程概念12-13
• 1.1.2 骨组织工程支架13-14
• 1.1.3 骨组织工程的制备方法14-16
• 1.2 丝素基骨组织工程支架的研究进展16-17
• 1.3 纳米羟基磷灰石在骨组织工程支架中的研究进展17-18
• 1.4 氧化石墨烯在骨组织工程支架中的研究进展18-19
• 1.5 本课题的研究目的、内容及创新点19-22
• 1.5.1 研究目的19
• 1.5.2 研究内容19-20
• 1.5.3 课题创新点20-22
• 2 自组装构建丝素/晶须/壳聚糖多孔支架在骨组织工程上的应用22-38
• 2.1 引言22
• 2.2 实验部分22-27
• 2.2.1 实验材料22
• 2.2.2 CNW溶液的制备22-23
• 2.2.3 SF、CS溶液的制备23
• 2.2.4 SF/CNW/CS复合多孔支架的制备23
• 2.2.5 结构表征23-24
• 2.2.6 骨髓干细胞的传代、接种和培养24-25
• 2.2.7 生物学性能测试25-27
• 2.3 结果与讨论27-36
• 2.3.1 多孔支架的形貌分析27-30
• 2.3.2 红外光谱分析30-31
• 2.3.3 X-衍射分析31-32
• 2.3.4 力学性能分析32
• 2.3.5 蛋白吸附能力分析32-33
• 2.3.6 血液相容性分析33-34
• 2.3.7 MTT增殖情况分析34
• 2.3.8 荧光染色分析34-35
• 2.3.9 ALP活性和OC的表达35-36
• 2.4 本章小结36-38
• 3 仿生矿化构建氧化石墨烯/羟基磷灰石/丝素复合支架38-51
• 3.1 引言38
• 3.2 实验部分38-41
• 3.2.1 实验材料与实验仪器38-39
• 3.2.2 羧基化氧化石墨烯的制备和矿化39-40
• 3.2.3 复合支架的制备40
• 3.2.4 结构表征40-41
• 3.3 结果与讨论41-49
• 3.3.1 石墨烯的羧基化41-42
• 3.3.2 羟基磷灰石的仿生矿化42-44
• 3.3.3 cGO/HAP复合颗粒的形貌分析44-47
• 3.3.4 cGO/HAP/SF复合支架的结构分析47-48
• 3.3.5 cGO/HAP/SF复合支架的力学性能分析48-49
• 3.4 本章小结49-51
• 4 氧化石墨烯/羟基磷灰石/丝素复合支架的生物学性能研究51-63
• 4.1 引言51
• 4.2 实验部分51-54
• 4.2.1 实验材料和实验仪器51-52
• 4.2.2 骨髓干细胞的传代52
• 4.2.3 骨髓干细胞的接种和培养52-53
• 4.2.4 蛋白吸附能力测试53
• 4.2.5 血液相容性测试53
• 4.2.6 细胞的增殖情况测试53
• 4.2.7 RT-PCR测试53
• 4.2.8 细胞的活性测试53-54
• 4.3 结果和讨论54-61
• 4.3.1 蛋白吸附能力分析54
• 4.3.2 血液相容性分析54-55
• 4.3.3 MTT增殖情况分析55-57
• 4.3.4 RT-PCR分析57-60
• 4.3.5 ALP活性和OC表达60-61
• 4.4 本章小结61-63
• 5 总结63-66
• 5.1 本文的主要结论63-64
• 5.2 课题存在的不足之处64-66
• 参考文献66-74
• 附录：硕士研究生学习阶段发表论文74-76
• 致谢76

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本文编号：846638