组织工程用海藻酸钠及其水凝胶的制备与性能研究

论文摘要

海藻酸钠（SA）是美国食品药物管理局（FDA）批准用于生物医学领域的天然生物材料之一,但因其纯化技术复杂、力学性能差和降解速率过慢而在组织修复的应用中受到许多限制。本论文在参考国内外相关研究的基础上,结合本课题组的实际工作,提出了一种简单有效的可用于组织工程的高纯度海藻酸钠的制备方法,并首次将新研制的海藻酸钠与纳米羟基磷灰石（HAP）复合,利用原位释放法制备了可注射的海藻酸钠/纳米羟基磷灰石水凝胶。系统研究了SA浓度,HAP和葡萄糖酸内酯（GDL）用量对水凝胶体系pH值、力学性能、凝胶化时间及溶胀率的影响。结果表明CSA=2wt%,f=0.5,n=0.8时体系浸提液的pH值为6.72,水凝胶的抗压强度达101.88kPa,凝胶化时间为20～25min,浸泡72h后水凝胶的溶胀率为30%,显著提高了材料的力学性能和实际应用的可行性。为了改善海藻酸钠的生物降解性能,本研究进一步利用高碘酸钠氧化海藻酸钠,制备出降解速率可调的部分氧化海藻酸钠/纳米羟基磷灰石水凝胶。材料的力学强度随海藻酸钠氧化度的增加而降低,通过调节SA浓度和HAP用量可控制水凝胶的溶胀率。扫描电镜下观察冷冻干燥后水凝胶样品的形貌呈现多孔结构,孔径在20～300μm范围,HAP晶体连续、均匀的分布在支架内。本研究不仅得到了海藻酸钠纯化的新方法,而且研制出可生物降解的组织工程用海藻酸钠及其水凝胶。结果表明新材料具有良好的细胞相容性和组织相容性,为海藻酸钠在组织工程中的更广泛应用提供了一种新方法和新思路。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 组织工程学的发展状况和研究内容
• 1.2 水凝胶在组织工程支架中的应用
• 1.3 组织工程用水凝胶材料
• 1.3.1 天然水凝胶
• 1.3.2 合成水凝胶
• 1.4 水凝胶的响应性
• 1.5 本论文的选题依据和创新点
• 1.5.1 选题依据
• 1.5.2 创新点
• 第二章 组织工程用海藻酸钠的制备及表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 主要实验原料与仪器设备
• 2.1.2 组织工程用海藻酸钠的制备
• 2.1.3 组织工程用海藻酸钠的性能测试
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 样品的产率
• 2.2.2 海藻酸钠的粘均分子量
• 2.2.3 蛋白含量
• 2.2.4 多酚含量
• 2.3 结论
• 第三章 海藻酸钠/纳米羟基磷灰石可注射水凝胶的制备及性能研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 主要实验原料与仪器设备
• 3.1.2 纳米羟基磷灰石的制备与表征
• 3.1.3 海藻酸钠/纳米羟基磷灰石可注射水凝胶的制备与性能研究
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 纳米羟基磷灰石的制备
• 3.2.2 水凝胶体系的pH值
• 3.2.3 水凝胶体系的力学性能
• 3.2.4 水凝胶体系的凝胶化时间
• 3.2.5 水凝胶体系的溶胀情况
• 3.2.6 海藻酸钠/纳米羟基磷灰石可注射水凝胶产品外观
• 3.3 结论
• 第四章 可降解的海藻酸钠/纳米羟基磷灰石水凝胶的制备及性能研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 主要实验原料与仪器设备
• 4.1.2 部分氧化海藻酸钠的制备与表征
• 4.1.3 可降解水凝胶的制备与表征
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 海藻酸钠的氧化机理
• 4.2.2 部分氧化海藻酸钠的降解行为
• 4.2.3 可降解水凝胶的力学性能
• 4.2.4 可降解水凝胶的溶胀性能
• 4.2.5 可降解水凝胶的SEM形貌观察
• 4.3 结论
• 第五章 组织工程用海藻酸钠及其水凝胶的生物学评价
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 主要实验原料与仪器设备
• 5.1.2 组织工程用海藻酸钠的细胞生长状况
• 5.1.3 （部分氧化）海藻酸钠/纳米羟基磷灰石水凝胶的体内注射实验
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 组织工程用海藻酸钠的细胞生长状况
• 5.2.2 （部分氧化）海藻酸钠/纳米羟基磷灰石水凝胶材料的组织切片观察
• 5.3 结论
• 全文结论
• 参考文献
• 在学期间发表与学位论文内容相关的学术论文
• 致谢