新型胶原真皮支架材料的制备与性能表征

论文摘要

皮肤作为人体与环境的第一道屏障很容易受到损害。人体本身具有一定的重建功能,可实现受损皮肤的自我修复。但当皮肤受损面积大、受损程度严重时,必须借助外科手术才可保证皮肤结构与功能的重建。皮肤移植需要足够的皮源,自体移植与异体移植都具有一定的局限性,组织工程皮肤的出现解决了这个问题。皮肤组织工程是应用细胞生物学和工程学的原理和技术,设计、构造和培养皮肤组织替代物,以实现对皮肤结构与功能的修复与重建。真皮支架材料是皮肤组织工程的三要素之一,本文依据皮肤组织工程对真皮支架材料的性能要求,关注ADM与胶原海绵的性能特点,以制备维持胶原天然三维结构并具有理想微结构的胶原真皮支架材料为主要目的,设计了一种成本低、操作简单的制备工艺,优化了其主要工艺参数,表征了支架材料的各项性能：（1）实验选用在结构与免疫学上与人的皮肤相似的猪皮为原料,以ADM的制备工艺为基础,结合制革工艺中成熟的预处理工艺,设计了胶原真皮支架材料的制备工艺流程。不仅去除真皮中的细胞成分,降低支架材料的免疫原性,更通过碱处理等手段进一步疏松真皮中的胶原纤维,使支架材料在维持胶原天然三维结构的基础上获得更理想的微结构。预处理去除真皮的中的毛发、汗腺等皮肤附属器,去除皮下脂肪组织。优化组合ADM制备中常用的碱处理、酶处理、去污剂处理和盐处理,既保证操作过程的简单易行,又关注实验成本的投入,并利用协同作用达到优化支架材料性能的效果。最终,本实验以调节试剂的浓度和作用时间为手段,通过观察支架材料的微结构,测试力学性能,检测孔隙率变化,分析氨基酸的组成等方法,筛选出：组合2.0g·L-1氢氧化钠-0.8 g·L-1SDS溶液作用15 h,3.0 g·L-1胰酶-3.0g·L-1 1398酶-2.0g·L-1 SDS溶液作用6 h,4.0 g·L-1 SDS溶液作用4h,60g·L-1氯化钠溶液作用24 h的最终制备工艺。（2）以优化出的制备工艺所制备的支架材料为研究对象,通过HE染色观察,FTIR、UV-VIS光谱分析,氨基酸分析,SEM观察,孔隙率测定,力学性能测定,体外降解性分析,CLSM观察等方法,分析支架材料的性能：组成中是否含有细胞成分；胶原的天然结构是否得到完整的保持；支架材料的孔隙率、孔径及孔道的连通情况；力学性能；体外降解速度；细胞在支架材料上的增殖与分布情况。实验结果显示：支架材料结构疏松,不含细胞成分；红外与紫外吸收符合胶原的吸收特征；胶原的含量约为81.47%-87.34%；胶原纤维的天然结构得到很好的维持,支架材料呈多孔网络结构,孔道相互连通,可观察到直径100微米左右的孔径；孔隙率约为89.00%；极限抗拉强度为4.42MPa左右；在酶溶液中可完全降解,降解时间约为72小时；小鼠胚胎成纤维细胞（3T3）在其上增殖良好,且分布比较均匀。该胶原真皮支架材料的制备成本低,制备工艺简单,在结构与组成上兼有ADM与胶原海绵的性能优点,综合性能符合皮肤组织工程对真皮支架材料的性能要求,在组织工程领域具有良好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1 前言
• 2 人体皮肤的损伤与愈合
• 2.1 皮肤的结构与功能
• 2.2 皮肤的损伤
• 2.3 皮肤的愈合
• 3 皮肤组织工程真皮支架材料
• 3.1 皮肤组织工程简介
• 3.2 商品化的组织工程皮肤
• 3.3 真皮支架材料的性能标准
• 3.4 真皮支架材料的类别
• 3.5 胶原真皮支架材料的制备
• 3.6 真皮支架材料存在的问题
• 4 本论文的研究目的、内容和意义
• 第二章 新型胶原真皮支架材料的制备工艺探索
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 实验原料与仪器
• 2.2 制备工艺的设计
• 2.3 工艺参数的设计
• 2.4 性能检测方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 碱浓度对支架材料微结构的影响
• 3.2 酶浓度与作用时间对支架材料孔隙率与力学性能的影响
• 3.3 SDS浓度与作用时间对支架材料孔隙率的影响
• 3.4 氯化钠处理前后支架材料氨基酸组成的变化
• 4 结论
• 第三章 新型胶原真皮支架材料的性能表征
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 实验原料与仪器
• 2.2 支架材料的制备
• 2.3 性能检测方法
• 3 结果与讨论
• 3.1 HE染色
• 3.2 FTIR
• 3.3 UV
• 3.4 胶原含量
• 3.5 SEM
• 3.6 孔隙率
• 3.7 力学性能
• 3.8 体外降解性
• 3.9 细胞增殖
• 3.10 细胞分布
• 4 结论
• 第四章 总结与展望
• 1 总结
• 2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文和研究成果
• 学位论文评阅及答辩情况表