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聚己内酯的表面改性及其对细胞行为的影响
作 者: 张一
导 师: 张琰;郎美东
学 校: 华东理工大学
专 业: 材料科学与工程
关键词: 表面修饰 聚己内酯 半乳糖 拓扑结构 细胞实验
分类号: R318.08
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
材料的表面性质不仅能影响细胞的粘附和增殖,并且会影响细胞的分化,最终可控制组织的生成。聚己内酯(PCL)具有良好的生物相容性和生物降解性,以及优良的机械性能和可加工性,因此,受到了广泛关注。但是亲水性差,缺乏可反应性官能团和生物活性分子等表面性质,导致了材料与细胞间相互作用弱,使其在组织工程领域中的应用受到了限制。因此,聚己内酯的表面改性来提高其长期生物相容性己成为其在组织工程领域中应用的热点。本论文旨在通过对聚己内酯材料进行表面改性,包括对其进行氨基官能团修饰和引入特异性识别分子半乳糖,给细胞创造一个良好的人工ECM环境,模拟细胞外的基质环境,并进一步研究材料表面性质的改变对细胞的调控行为。本论文的主要工作内容如下:1.通过控制单体投料比合成了一系列不同含量氨基修饰的聚己内酯材料(NPCL)。利用接触角测试仪、X—射线光电子能谱仪和原子力显微镜重点考察了材料的表面亲水性、表面元素组成和表面形貌。氨基的引入增加了材料的亲水性并使得材料表面粗糙度增加。采用人间充质干细胞(hMSC)为模型细胞来评估了NPCL支架材料的生物相容性,并研究了材料表面理化性能对细胞行为的影响。由于材料亲水性的提高、表面拓扑结构的改善以及NPCL材料表面正电荷和带负电干细胞之间存在静电作用,NPCL材料对hMSC细胞的粘附、增殖和分化起到促进作用,是非常具有潜力的新型组织工程支架材料。2.以乳糖酸和NPCL聚合物为原料,在1-乙基-3(3-二甲氨丙基)碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺缩合剂的催化作用下合成了侧链带半乳糖的聚己内酯(GPCL)。核磁、红外光谱和凝胶渗透色谱法表征了聚合物的结构和分子量并确证了乳糖酸分子偶联成功,广角X射线衍射和差示扫描量热法表征了聚合物的结晶性和热力学性能。3.将合成的新型半乳糖修饰的GPCL材料铺成膜,采用HepG2细胞株为模型细胞来评估半乳糖的引入对聚己内酯材料带来的影响。血球计数板计数法和肌动蛋白染色结合检测接种后细胞粘附效率,CCK-8试剂盒绘制HepG2细胞增殖曲线,扫描电镜以及Live-Dead荧光染色观察细胞形态和死活状况,白蛋白分泌量测试考察HepG2细胞在聚合物膜上肝功能表达状况。GPCL上的半乳糖分子与分布在HepG2细胞表面的去唾液蛋白酶之间的特异性识别作用提高了细胞与材料间相互作用,引导了细胞粘附并促进了细胞增殖及活性维持。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-10 第1章 绪论 10-24 1.1 生物支架材料 10-11 1.2 生物支架材料表面修饰的研究进展 11-18 1.2.1 表面官能团 11-12 1.2.2 表面生物活性化修饰 12-16 1.2.3 表面拓扑结构 16 1.2.4 表面亲疏水性 16 1.2.5 表面电荷性 16-18 1.2.6 表面能 18 1.3 聚己内酯支架材料及其研究进展 18 1.4 聚己内酯支架材料的降解性 18-19 1.5 聚己内酯支架材料在组织工程中的应用 19-21 1.6 本课题的选题目的及主要研究内容 21-22 1.7 本论文的创新点 22-24 第2章 携带侧氨基的聚己内酯的表面性能及其对干细胞行为影响的研究 24-36 2.1 引言 24-26 2.2 实验部分 26-29 2.2.1 原料和试剂 26-27 2.2.2 原料的纯化 27 2.2.3 实验仪器和设备 27 2.2.4 实验过程 27-29 2.3 实验结果与讨论 29-34 2.3.1 聚合物性质 29-30 2.3.2 膜表面性能 30-32 2.3.3 细胞粘附与增殖 32-33 2.3.4 成骨分化 33-34 2.4 本章小结 34-36 第3章 半乳糖修饰聚己内酯的制备和表征 36-44 3.1 引言 36-37 3.2 实验部分 37-39 3.2.1 原料和试剂 37 3.2.2 实验仪器和设备 37 3.2.3 实验过程 37-39 3.3 实验结果与讨论 39-43 3.3.1 聚合物傅立叶变换红外光谱分析 39-40 3.3.2 核磁共振图谱分析 40-41 3.3.3 GPC测试 41 3.3.4 聚合物结晶性能分析 41-42 3.3.5 聚合物热力学性能分析 42-43 3.4 本章小结 43-44 第4章 HEPG2细胞在半乳糖修饰聚己内酯膜上行为的研究 44-53 4.1 引言 44-45 4.2 实验部分 45-47 4.2.1 原料和试剂 45 4.2.2 实验仪器和设备 45-46 4.2.3 实验过程 46-47 4.3 实验结果与讨论 47-52 4.3.1 GPCL膜接触角的表征 47 4.3.2 GPCL膜表面的AFM表征 47-48 4.3.3 HepG2细胞粘附 48 4.3.4 HepG2细胞增殖 48-49 4.3.5 HepG2细胞长期培养观察 49-51 4.3.6 HepG2白蛋白分泌 51-52 4.4 本章小结 52-53 第5章 全文总结 53-54 参考文献 54-62 致谢 62-63 硕士研究生期间发表论文、专利汇总 63
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中图分类: > 医药、卫生 > 基础医学 > 医用一般科学 > 生物医学工程 > 一般性问题 > 生物材料学
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