丝素材料表面微/纳米形貌对细胞及脊髓修复的引导作用
发布时间：2021-11-06 11:07
脊髓损伤修复是组织工程领域的一个富有挑战性的课题。利用生物材料的表面微图案化技术调控细胞的行为,构建具有微/纳米定向引导功能的支架,引导轴突的再生,是促进脊髓损伤修复的可能途径。而实现这一构想的前提是进一步认识细胞对材料表面微/纳米结构形貌的响应机制,充分认识其响应规律。本文以丝素生物材料为基础,从二维平面的丝素材料出发,探索丝素膜材料表面微/纳米拓扑结构的细胞响应行为并得出基本规律,继而将其应用丝素三维支架材料的制备,通过在三维支架中引入微/纳米引导信号和生物活性信号以促进脊髓损伤后的轴突再生。首先,通过聚二甲基硅氧烷（PDMS）模板制备了带有微球阵列图案和微柱阵列结构的丝素膜,研究了骨髓间充质干细胞（BMSCs）对微形貌的响应行为。结果发现,丝素膜表面的微球阵列图案有利于细胞黏附和增殖,而仿荷叶结构的微柱结构则不利于细胞的黏附、铺展和增殖。在细胞黏附和铺展过程中,伪足的转变起着关键作用,细胞能够沿着锚定的丝状伪足形成小片状伪足引导片状伪足延伸,最终控制细胞铺展和迁移方向。另一方面,本文在观察BMSCs在微柱阵列结构表面的生长情况时,意外发现了微柱结构对细胞间隧道纳米管（TNTs）的...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(A)PS微球自组装制备微球阵列图案丝素膜示意
但其微柱结构基本能够被很好地复制。图2-2(C)显示了仿荷叶结构的丝素膜表面特征，相邻的微柱间距主要分布在 5~20 m。从横截面图片可以看出，微柱的直径和高度分别为 5~10 m 和 5~15 m。图 2-2 丝素膜表面和侧面的 SEM 图片. (A) 平整表面丝素膜；(B) 微球阵列图案丝素膜；(C) 微柱结构表面丝素膜. 图(A-3,B-3,C-3)分别为图(A,B,C)对应的丝素膜的侧截面图片. Scale bars: (A-1)20 m，(A-2,B-2,C-2) 10 m，(A-3) 200 m, (B-1,C-3) 30 m, (C-1) 100 m.2.2.2 微球阵列图案形貌对 BMSCs 铺展的影响图 2-3 显示了细胞在丝素膜表面的黏附和铺展过程。在平整的丝素膜表面，细胞在黏附 30 min 后已经伸出大量的丝状伪足锚定在膜表面（图 2-3(A-1)），可见丝状伪足在多个方向伸出并在黏附点锚定后能够分枝生长（图 2-3(a-1)）。随后, 在丝状伪足的锚定点可观察到小的片状伪足突出形成（图 2-3(A-2)，细胞形成更加稳定的黏附（图2-3(a-2)
可见细胞已经充分铺展（图 2-3(B-3)），前方的片状伪足包裹在微球表面驱动细胞运动（图2-3(b-3)），这也意味着微球图案可能加速了细胞铺展。片状伪足在微球方向的定向延伸可能会引导细胞迁移过程，4 h 后的细胞形貌证实了微球图案对细胞运动的影响（图2-3(B-4)）。丝状伪足在微球表面延伸（图 2-3(b-4)，细箭头），而前方的片状伪足突出牢牢包裹在微球表面驱动细胞运动（图 2-3(b-4)，宽箭头），胞体在片状伪足牵引下将不断跨越微球向前方迁移。图 2-3 细胞在平整丝素膜和微球阵列图案丝素膜表面培养 30 min、1 h、2 h 和 4 h 后的 SEM 图片. (a)和(b)分别为(A)和(B)中方框指示区域的放大. Scale bars: (A-1, b-1, a-2, b-2, a-3
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电纺纤网纤维取向分布的测量程序设计[J]. 肖坤楠,李佳,夏振然,孟凯. 产业用纺织品. 2012(07)
[2]Phenomenon of “contact guidance” on the surface with nano-micro-groove-like pattern and cell physiological effects[J]. ZHOU Feng 1,2, YUAN Lin 1,3, HUANG He 1,2 & CHEN Hong1,2 1 State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing, Wuhan 430070, China; 2 School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China; 3 Biomedical Materials Research Center, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China. Chinese Science Bulletin. 2009(18)
[3]大鼠胸段脊髓损伤后后肢运动功能不同评价标准的比较研究[J]. 傅强,侯铁胜,鲁凯伍,李明,石志才,赵杰. 中国脊柱脊髓杂志. 2001(05)
[4]再生丝素的结构及其生物医学应用[J]. 李明忠,严灏景. 丝绸. 2000(05)
本文编号：3479723
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
(A)PS微球自组装制备微球阵列图案丝素膜示意
但其微柱结构基本能够被很好地复制。图2-2(C)显示了仿荷叶结构的丝素膜表面特征，相邻的微柱间距主要分布在 5~20 m。从横截面图片可以看出，微柱的直径和高度分别为 5~10 m 和 5~15 m。图 2-2 丝素膜表面和侧面的 SEM 图片. (A) 平整表面丝素膜；(B) 微球阵列图案丝素膜；(C) 微柱结构表面丝素膜. 图(A-3,B-3,C-3)分别为图(A,B,C)对应的丝素膜的侧截面图片. Scale bars: (A-1)20 m，(A-2,B-2,C-2) 10 m，(A-3) 200 m, (B-1,C-3) 30 m, (C-1) 100 m.2.2.2 微球阵列图案形貌对 BMSCs 铺展的影响图 2-3 显示了细胞在丝素膜表面的黏附和铺展过程。在平整的丝素膜表面，细胞在黏附 30 min 后已经伸出大量的丝状伪足锚定在膜表面（图 2-3(A-1)），可见丝状伪足在多个方向伸出并在黏附点锚定后能够分枝生长（图 2-3(a-1)）。随后, 在丝状伪足的锚定点可观察到小的片状伪足突出形成（图 2-3(A-2)，细胞形成更加稳定的黏附（图2-3(a-2)
可见细胞已经充分铺展（图 2-3(B-3)），前方的片状伪足包裹在微球表面驱动细胞运动（图2-3(b-3)），这也意味着微球图案可能加速了细胞铺展。片状伪足在微球方向的定向延伸可能会引导细胞迁移过程，4 h 后的细胞形貌证实了微球图案对细胞运动的影响（图2-3(B-4)）。丝状伪足在微球表面延伸（图 2-3(b-4)，细箭头），而前方的片状伪足突出牢牢包裹在微球表面驱动细胞运动（图 2-3(b-4)，宽箭头），胞体在片状伪足牵引下将不断跨越微球向前方迁移。图 2-3 细胞在平整丝素膜和微球阵列图案丝素膜表面培养 30 min、1 h、2 h 和 4 h 后的 SEM 图片. (a)和(b)分别为(A)和(B)中方框指示区域的放大. Scale bars: (A-1, b-1, a-2, b-2, a-3
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电纺纤网纤维取向分布的测量程序设计[J]. 肖坤楠,李佳,夏振然,孟凯. 产业用纺织品. 2012(07)
[2]Phenomenon of “contact guidance” on the surface with nano-micro-groove-like pattern and cell physiological effects[J]. ZHOU Feng 1,2, YUAN Lin 1,3, HUANG He 1,2 & CHEN Hong1,2 1 State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing, Wuhan 430070, China; 2 School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China; 3 Biomedical Materials Research Center, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China. Chinese Science Bulletin. 2009(18)
[3]大鼠胸段脊髓损伤后后肢运动功能不同评价标准的比较研究[J]. 傅强,侯铁胜,鲁凯伍,李明,石志才,赵杰. 中国脊柱脊髓杂志. 2001(05)
[4]再生丝素的结构及其生物医学应用[J]. 李明忠,严灏景. 丝绸. 2000(05)
本文编号：3479723
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