组织工程真皮动态三维应变培养装置和抗张强度检测装置的研制

论文摘要

如何促进和加速伤口的愈合,减少疤痕形成,是人们历来关注的重要课题,尤其是大面积烧伤时自体皮源不足的情况如何及时覆盖创面,是临床一个急需解决的重要问题,皮肤组织工程为解决这一问题带来了新的希望,组织工程皮肤为伤口的愈合和修复提供了一种好的可选方案,在临床上有着巨大需求。现有的组织工程皮肤如已商品化的Apligraft等双层胶原凝胶类产品已具有真表皮双层结构,但均缺乏完整的基底膜,真表皮结合力不强,易于分离,弹性差,易脆,力学性能还未达到令人满意的程度,难以满足移植手术的操作要求,这已成为皮肤组织工程急需解决的关键技术问题。力学生物学(mechanobiology)是诞生于上世纪90年代的一门新兴交叉学科,为提高组织工程产品力学性能提供了新手段。研究内容主要有力学刺激信号、细胞对力学刺激信号的感受及转导机制和细胞受力后的反应三部分内容。众多研究表明,流体剪切力、静水压、负压吸引、拉伸应变及压缩应变等机械外力对细胞的增殖、分化、基因表达及蛋白合成有显著的影响。而组织工程皮肤可以作为力学生物学研究的良好模型,可研究机械外力对其物理特性以及细胞生物学功能的影响。不同组织细胞对应变大小的承受力有巨大的差异,受到的机械力作用方式也各不相同,研究的关键技术是研制适合不同组织的施加机械力的装置,并探索合适的应变大小、频率及加载时间。力学生物学研究的主要模式是根据所研究的细胞在体所受外力作用形式及应变大小来设计相应的施加机械力装置,利用装置对所研究细胞施加机械力,研究细胞对力学信号感受、转导机制及受力后的反应,从而在细胞及分子水平探索外力对机体的影响。因此本研究从研制施加机械力培养装置和检测力学性能两个方面展开,为组织工程皮肤力学生物学进一步研究提供条件。目的:1.研制能够稳定、有效地模拟皮肤在体受力情况的组织工程真皮动态三维应变培养装置。2.验证建立的组织工程真皮动态三维应变培养装置的有效性。3.为了测定动态三维应变培养后组织工程皮肤的物理特性,对本实验室与重庆大学联合研制的高敏度小张力膜状生物材料力学检测装置进行改进和完善。方法:1.设计制作采用周期性流动培养基驱动的组织工程真皮动态三维应变培养装置。2.采用本实验室常规方法制作的复方壳多糖组织工程真皮,分别观察常规静态培养及动态三维应变培养下细胞分布、增殖、细胞外基质合成情况。3.将本实验室研制的高敏度小张力膜状生物材料力学性能检测装置的加载系统改为气体加载系统、夹具升级为夹持精确、可靠且可视的夹持系统,更换为高精度传感器,进行准确度及稳定性测试。结果:1.研制的周期性流动培养基驱动的组织工程真皮动态三维应变培养装置能满足组织工程真皮动态三维应变培养要求。2.初步结果显示动态三维应变培养后组织工程真皮中细胞分布均匀、有序,与受力方向一致;细胞增殖更快,I型胶原合成增多,证明该装置能够模拟皮肤在体力学刺激条件,为下一步研究组织工程皮肤力学生物学提供了重要条件。3.改进后的高敏度小张力膜状生物材料力学性能检测装置外形小巧、夹持可靠、试件变化可视、操作方便、快捷,且仪器具有良好的准确度及稳定性,为组织工程产品力学性能检测提供了有效检测手段。结论:成功研制了组织工程真皮动态三维应变培养装置和抗张强度检测装置,可应用于组织工程皮肤力学生物学的进一步研究,为下一步的研究铺平了道路。

论文目录

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• 英文摘要
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• 论文正文 组织工程真皮动态三维应变培养装置和抗张强度检测装置的研制
• 前言
• 第一部分 组织工程真皮动态三维应变培养装置研制
• 前言
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 第二部分 高敏度小张力膜状生物材料力学检测装置改进
• 前言
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 文献综述 皮肤的生物力学与力学生物学
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及专利申请