壳聚糖接技聚已内酯/聚已内酯复合纤维支架的制备及其在组织工程中的潜在应用

论文摘要

本论文的目的是利用静电纺丝技术制备一种适合细胞生长和黏附的三维支架材料。首先,在温和条件下一步合成氨基保留的壳聚糖接枝聚己内酯（CS-PCL）共聚物。对壳聚糖进行改性有三个方面意义：其一,改性后使用普通溶剂体系就能制备带有壳聚糖链段的CS-PCL/PCL复合纤维支架材料,降低成本；其二,有利于提高复合纤维支架材料中CS-PCL共聚物与PCL之间的界面相容性,改善复合纤维支架的力学性质；其三,将壳聚糖引入复合纤维支架可赋予其正的Zeta电位,有利于负膜电位的细胞的黏附。研究表明所制备的复合纤维支架具有高孔隙率和大孔径。随着CS-PCL组分含量的增加,CS-PCL/PCL复合纤维的平均直径和表面电位都得到提高。动态光散色;DLS)、X-射线光电子能谱（XPS）分析结果表明引进CS-PCL共聚物后,CS-PCL/PCL复合纤维支架表面出现氨基等活性基团,这是支架具有出正的Zeta电位和良好亲水性的主要原因。本文首先以小鼠成纤维细胞（L929）作为种子细胞来研究复合纤维支架对细胞生长的影响。分别采用MTS比色法和扫描电镜来检测细胞增殖能力和细胞形态,结果表明在复合支架表面上引入适量的氨基有利于提高支架的生物相容性。特别是具有适中表面正电位的CS-PCL/PCL（20/80）支架（ζ=3 mV）不仅最适合L929细胞增殖而且能很好地维持细胞正常形态。甲苯胺蓝染色试验进一步证明L929细胞在CS-PCL/PCL（20/80）支架上生长良好并且呈典型的两极梭形形态。以上实验结果表明CS-PCL/PCL（20/80）支架在皮肤组织工程中具有潜在的应用价值。同时,本文还进一步研究了小鼠视网膜祖细胞（mRPCs）在CS-PCL/PCL复合纤维支架上的生长情况。在复合支架上接种mRPCs细胞,并培养7天。荧光拍照和MTS试验都表明mRPCs在CS-PCL/PCL（20/80）支架上的增殖速度比在所制备的其它支架上的增殖速度都要快。扫描电镜照片和定量聚合酶链反应（qPCR）分析结果都表明：与PCL支架相比,CS-PCL/PCL（20/80）支架能够促进mRPCs细胞向视网膜神经细胞方向分化,这可能是由于CS-PCL/PCL（20/80）支架表面具有氨基等生物活性基团,有利于提高支架的生物相容性。因此CS-PCL/PCL（20/80）支架在视网膜组织工程中有很好的潜在应用价值。

论文目录

• 论文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 组织工程学
• 1.1.1 组织工程的定义
• 1.1.2 组织工程的内容和方法
• 1.1.3 组织工程的三大要素
• 1.2 静电纺丝
• 1.2.1 静电纺丝技术的发展史
• 1.2.2 静电纺丝装置和原理
• 1.2.3 静电纺丝纤维形貌的影响因素
• 1.2.4 静电纺丝的应用
• 1.3 壳聚糖
• 1.4 论文的研究意义及内容
• 第二章 壳聚糖接枝聚己内酯共聚物的合成
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与纯化
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 CS-PCL共聚物的合成路线
• 2.2.4 CS-PCL共聚物的合成
• 2.2.5 CS-PCL共聚物的表征
• 2.2.6 CS-PCL共聚物中氨基含量的测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 CS-PCL共聚物的合成
• 2.3.2 CS-PCL共聚物的结构表征
• 2.4 结论
• 第三章 CS-PCL/PCL复合支架的制备及表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与纯化
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 纺丝液的制备
• 3.2.4 静电纺丝
• 3.2.5 纤维支架的结构表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 电纺丝形貌表征
• 3.3.2 纤维支架的表面元素分析
• 3.3.3 纤维支架的亲水性
• 3.3.4 孔径大小和孔隙率
• 3.3.5 纤维支架的Zeta电位
• 3.4 结论
• 第四章 L929细胞与CS-PCL/PCL复合支架的细胞相容性研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与纯化
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 细胞培养
• 4.2.4 在纤维支架材料上接种L929
• 4.2.5 细胞增殖检测
• 4.2.6 L929细胞在纤维支架上的生长形态
• 4.2.7 甲苯胺蓝染色试验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 细胞增殖
• 4.3.2 细胞形态研究
• 4.3.3 甲苯胺蓝染色试验
• 4.4 小结
• 第五章 mRPCs与CS-PCL/PCL复合支架的细胞相容性研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 试剂与纯化
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 mRPCs的接种和培养
• 5.2.4 细胞增殖检测
• 5.2.5 细胞在支架上的生长形态
• 5.2.6 RNA的提取
• 5.2.7 逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）
• 5.2.8 定量聚合酶链反应（qPCR）
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 mRPCs在纤维支架上的增殖情况
• 5.3.2 mRPCs在纤维支架上的形态
• 5.3.3 基因表达
• 5.4 结论
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录:硕士在读期间科研成果
• 致谢