海藻多糖生物交联剂的制备、性质及其生物学性能研究

论文摘要

目的:海藻酸是一种天然聚阴离子多糖,凭其优良的成胶性和生物学性质而成为构建水凝胶的常用材料,通常用作为酶类、蛋白质、药物及动植物细胞的固定化包埋化载体,但海藻酸钠的降解速度不可控,降解产物分子量过高,很难从体内清除,从而限制了其应用范围。本文旨在制备一种具有良好降解性和生物相容性的海藻酸钠生物交联剂,并对其性质进行研究。方法:本研究采用高碘酸钠氧化海藻酸钠糖环中的C-2和C-3位羟基为双醛基的方法,制备了不同氧化度的氧化海藻酸钠,采用MTT法评价了它们的细胞毒性,并对其体内降解性和生物相容性进行了研究;将不同氧化度的氧化海藻酸钠与水溶性壳聚糖交联反应制得多糖复合水凝胶,研究了氧化度为25%和12.5%的氧化海藻酸钠与水溶性壳聚糖交联所形成的不同交联度的水凝胶的生物降解性和生物相容性;体外培养兔角膜上皮细胞,用多糖复合水凝胶包封角膜上皮细胞于Ch膜和猪角膜基质膜上,评价该水凝胶对细胞的固定化移植作用,并对该水凝胶在兔前房内的生物降解性及生物相容性进行了研究。结果:1、高氧化度的海藻酸钠具有较强的细胞毒性,随着多糖氧化度的降低细胞毒性明显减弱;在相同醛基含量的情况下,戊二醛的细胞毒性明显高于氧化海藻酸钠。2、适度氧化的海藻酸钠不但保留了海藻酸钠良好的生物相容性,而且改善了其降解性能。3、氧化海藻酸钠与水溶性壳聚糖可以通过醛基和氨基的交联反应形成水凝胶,体内生物安全性评价结果表明,该凝胶无细胞毒性,生物相容性良好。4、被包载于Ch膜和猪角膜基质膜片上的角膜上皮细胞在膜上生长良好,说明该凝胶具有良好的细胞相容性和固定化细胞转移栽体作用。5、多糖水凝胶植入兔眼前房,表现出良好的生物相容性。结论:一定氧化度的海藻酸钠是一种低毒的生物交联剂,它与水溶性壳聚糖交联制备的水凝胶是一种低毒的、生物相容性良好的细胞包载材料,为生物医用材料,缓释药物,酶工程等领域的研究和开发提供了一种新手段。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语
• 第一章 前言
• 1.1 组织工程学研究进展
• 1.2 组织工程学中的交联剂
• 1.2.1 化学合成交联剂
• 1.2.2 生物交联剂
• 1.3 组织工程学中水凝胶的研究及应用
• 1.4 制备组织工程用水凝胶的生物材料
• 1.4.1 透明质酸
• 1.4.2 胶原和明胶
• 1.4.3 甲壳素、壳聚糖及其衍生物
• 1.4.3.1 甲壳素和壳聚糖概述
• 1.4.3.2 壳聚糖及其衍生物的性质及生物活性
• 1.4.3.3 壳聚糖类水凝胶在酶和细胞的固定化载体中的应用
• 1.4.4 海藻酸
• 1.4.4.1 海藻酸的结构与特点
• 1.4.4.2 海藻酸盐水凝胶的研究进展
• 1.5 兔角膜上皮细胞体外培养的研究
• 1.5.1 体外培养方法及细胞形态
• 1.5.2 角膜上皮细胞增殖的探讨
• 1.6 展望
• 第二章 氧化海藻酸钠的制备及其性质研究
• 2.1 引言
• 2.2 主要原料与仪器设备
• 2.2.1 主要原料和试剂
• 2.2.2 主要仪器和设备
• 2.3 实验内容
• 2.3.1 海藻酸钠的纯化及其基本性质测定
• 2.3.1.1 海藻酸钠的纯化
• 2.3.1.2 海藻酸钠内毒素测定
• 2.3.1.3 海藻酸钠水分的测定
• 2.3.1.4 海藻酸钠旋转粘度的测定
• 2.3.1.5 海藻酸钠粘均分子量的测定
• 2.3.1.6 海藻酸钠灰分的测定
• 2.3.1.7 重金属含量的测定
• 2.3.2 氧化海藻酸钠的制备及其基本性质的测定
• 2.3.2.1 氧化海藻酸钠的制备
• 2.3.2.2 氧化海藻酸钠内毒素测定
• 2.3.2.3 红外光谱表征
• 2.3.2.4 与费林试剂的反应
• 2.3.2.5 氧化海藻酸钠醛基的测定
• 2.3.2.6 乌氏黏度的测定
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 纯化海藻酸钠的基本性质测定
• 2.4.2 海藻酸钠和氧化海藻酸钠的热源测定
• 2.4.3 氧化海藻酸钠的性质测定
• 2.4.3.1 海藻酸钠的氧化机理及红外光谱表征其氧化产物
• 2.4.3.2 费林试剂显色反应
• 2.4.3.3 氧化度的测定
• 2.4.3.4 乌氏粘度的测定
• 2.5 本章小结
• 第三章 氧化海藻酸钠的生物相容性研究
• 3.1 引言
• 3.2 主要原料与仪器设备
• 3.2.1 主要原料和试剂
• 3.2.2 主要仪器和设备
• 3.3 实验内容
• 3.3.1 细胞毒性评价及其与戊二醛的比较
• 3.3.2 氧化海藻酸钠体内降解性与生物相容性评价
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 氧化海藻酸钠细胞毒性评价及其与戊二醛的比较
• 3.4.1.1 MTT法比较相同浓度的氧化海藻酸钠与戊二醛的细胞毒性
• 3.4.1.2 等醛基量的戊二醛与氧化海藻酸钠（25%氧化度）细胞毒性的比较
• 3.4.2 氧化海藻酸钠的生物降解性和生物相容性的评价
• 3.4.2.1 氧化海藻酸钠肌肉注射后的肉眼观察
• 3.4.2.2 组织切片观察
• 3.5 本章小结
• 第四章 海藻酸钠复合水凝胶的制备及其生物学性质研究
• 4.1 引言
• 4.2 主要原料与仪器设备
• 4.2.1 主要原料与试剂
• 4.2.2 主要仪器和设备
• 4.3 实验内容
• 4.3.1 无菌无热源的水溶性壳聚糖的纯化
• 4.3.1.1 纯化过程
• 4.3.1.2 水溶性壳聚糖的热原处理
• 4.3.1.3 热源测定
• 4.3.2 海藻酸钠-水溶性壳聚糖复合水凝胶的制备及其性质测定
• 4.3.2.1 制备方法
• 4.3.2.2 不同交联度的SC含水量的测定
• 4.3.2.3 细胞毒性评价
• 4.3.2.4 SC体内降解性与生物相容性评价
• 4.4 实验结果与讨论
• 4.4.1 水溶性壳聚糖内毒素检测
• 4.4.2 SC的性质测定
• 4.4.2.1 SC的凝胶形成情况
• 4.4.2.2 SC的含水率测定
• 4.4.2.3 细胞毒性评价
• 4.4.2.4 肌肉降解性与生物相容性评价
• 4.5 本章小结
• 第五章 海藻酸钠复合水凝胶包封角膜上皮细胞及其在兔眼前房内的生物相容性的研究
• 5.1 引言
• 5.2 主要原料与仪器设备
• 5.2.1 实验材料和试剂
• 5.2.2 主要仪器设备
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 Ch角膜细胞载体膜片的处理
• 5.3.2 细胞培养液的制备
• 5.3.3 细胞消化液的配制
• 5.3.4 兔角膜上皮细胞的原代及传代培养
• 5.3.5 多糖复合水凝胶包封角膜上皮细胞于Ch膜片上的生长情况
• 5.3.6 SC-2凝胶包封角膜上皮细胞于猪角膜基质膜上的生长情况
• 5.3.7 兔前房内SC-2的降解性与生物相容性评价
• 5.4 实验结果与讨论
• 5.4.1 膜材料的灭菌处理
• 5.4.2 兔角膜上皮细胞的原代和传代培养
• 5.4.3 SC凝胶包封角膜上皮细胞于Ch膜片上的生长情况
• 5.4.3.1 24h时SC凝胶包封角膜上皮细胞于Ch膜片上的生长情况
• 5.4.3.2 72h时SC凝胶包封角膜上皮细胞于Ch膜片上的生长情况
• 5.4.3.3 120h时SC凝胶包封角膜上皮细胞于Ch膜片上的生长情况
• 5.4.4 SC-2凝胶包封角膜上皮细胞于猪角膜基质膜上的生长情况
• 5.4.4.1 3d时显微观察
• 5.4.4.2 14d时HE染色观察
• 5.4.5 SC-2于兔前房内的生物降解性与生物相容性评价
• 5.4.5.1 术后常规观察
• 5.4.5.2 组织切片观察
• 5.5 本章小结
• 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表文章情况