可注射的生物降解水凝胶

论文题目: 可注射的生物降解水凝胶

论文类型: 博士论文

论文专业: 高分子化学与物理

作者: 朱文

导师: 丁建东

关键词: 组织工程,细胞支架,可注射性,合成高分子,水凝胶,大单体,降解性,细胞毒性,温敏性,微凝胶,药物缓释载体,蛋白质药物

文献来源: 复旦大学

发表年度: 2005

论文摘要: 组织工程是世纪之交以来科学技术界的一个新的学科生长点。它将是21世纪外科学的一次革命。生物材料是组织工程的关键技术之一。本博士论文的主题为一种组织工程材料——可注射性聚合物水凝胶。相比预塑形的多孔支架,可注射性水凝胶具有不需要动用手术刀、可以根据被填充的组织空腔的任意复杂形状而凝胶化成型等优点,是组织工程中一个出现较晚、但很有特色的一类材料。可注射性组织工程材料的范例是PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物(即所谓Pluronics)水凝胶。该材料已经被美国大范围申请专利保护。为了取得有特色的生物材料研究,我们经与从事组织工程的组织构建工作的医生深入交流而认识到:现有的Pluronics材料用于组织工程时,存在着降解速率难以控制和凝胶化后易于在组织培养液中再次溶解的缺点。因此,本论文采用了化学凝胶的手段。考虑到该类生物材料的未来用途,该化学凝胶被设计成可以注射之后在人体环境中交联、同时又能够在人体环境中可控降解。我们希望将来实现这样的一条思路:将可降解的、亲水的大分子单体与细胞悬液以及细胞生长因子混合,通过注射的方法可将可流动的混合悬液注入体内缺损部位,在体温下使大单体溶液原位交联从而将细胞包裹固定,交联后形成的水凝胶起到细胞多孔支架的作用;随着细胞分泌胞外基质,凝胶的逐步降解,新的组织逐渐形成,达到修复组织缺损的目的。虽然我们目前尚未进展到从事动物实验的阶段,但是,本论文所有的化学和生物学工作都是在充分考虑将来应用目的的前提下、围绕者上述可降解的化学交联水凝胶而展开。据我们所知,系统地研究上述材料在国际上也不多。在研究工作中,我们还产生了一些国际创新的思路。本论文的主要工作和创造性研究为: (一)基于可降解大单体的化学交联凝胶以及制备技术。本文以被FDA批准可用于体内的亲水性聚合物为主体,共价结合被FDA批准的可用于体内的可降解的寡聚物,再共价连接可聚合基团得到可交联反应的大分子单体。我们以亲水性聚合物(PEG和Pluronics)为主体,结合可降解的寡聚酯,酰氯化后得到可交联反应的大分子单体。首先采用氧化—还原引发体系,过硫酸盐为引发剂,四甲

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章引言

1.1 组织工程概念

1.2 组织工程的三个主要组成部分

1.3 组织工程支架材料

1.3.1 天然材料

1.3.2 合成材料

1.3.3 复合材料

1.4 生物材料细胞相容性的设计

1.4.1 细胞膜结构

1.4.2 细胞外基质

1.5 组织工程支架的细胞亲和性及其改性

1.6 组织工程用水凝胶材料

1.6.1 天然水凝胶

1.6.2 合成水凝胶

1.7 可注射性材料与高分子凝胶

1.8 生长因子

1.9 生长因子控制释放体系

1.9.1 生长因子控制释放

1.9.2 生长因子控制释放载体材料

1.9.3 微粒的制备工艺

1.10 论文的主要工作、研究背景和意义

参考文献

第二章化学交联水凝胶制备和表征

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 原料和试剂

2.2.2 聚乙二醇羟值的测定

2.2.3 丙烯酰氯的制备

2.2.4 丙交酯的制备

2.2.5 聚乙二醇-寡聚丙交酯共聚物的合成

2.2.6 大单体的制备

2.2.7 水凝胶的制备、凝胶化时间判定和凝胶过程温度变化以及凝胶力学性能

2.2.8 凝胶含量、吸水率和溶胀体积比测定

2.2.9 体外降解速率测量

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

参考文献

第三章化学凝胶细胞毒性的初步考察及水凝胶的改性

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 材料和试剂

3.2.2 F12软骨细胞培养液、DMEM纤维细胞培养液的配置

3.2.3 胰蛋白酶(0.25％)-EDTA(0.02％)溶液和0.05％Ⅱ型胶原酶溶液的配置

3.2.4 MTT溶液和台盼蓝溶液配置

3.2.5 FDA溶液配置

3.2.6 人胚胎软骨细胞的取材和培养

3.2.7 NIH／3T3成纤维细胞的培养

3.2.8 pH值测定

3.2.9 大单体的制备

3.2.10 化学交联水凝胶薄膜的制备

3.2.11 软骨细胞种植于化学交联水凝胶薄膜表面

3.2.12 化学交联水凝胶包裹人胚胎软骨细胞和NIH／3T3成纤维细胞

3.2.13 四甲基乙二胺(TEMED)对狗间充质干细胞和人胚胎软骨细胞的影响

3.2.14 pH值调至中性的TEMED和APS、PPS溶液对3T3成纤维细胞的影响

3.2.15 MTT比色法检测引发剂、加速剂和大单体对细胞毒性的影响

3.2.16 紫外光引发交联赖氨酸改性水凝胶薄膜的制备

3.2.17 紫外光引发交联RGDS多肽改性水凝胶薄膜的制备

3.2.18 3T3成纤维细胞对赖氨酸改性和RGDS多肽改性水凝胶薄膜的粘附性

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

参考文献

第四章温敏性可降解化学交联水凝胶微粒的制备和表征

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1 原料和试剂

4.2.2 丙烯酰氯的制备

4.2.3 F127大单体的制备

4.2.4 水凝胶微粒的制备

4.2.5 水凝胶微粒形态表征

4.2.6 水凝胶微粒体外降解试验

4.2.7 水凝胶微粒温敏性试验

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

参考文献

第五章温敏性水凝胶包裹蛋白质体外释放的初步研究

5.1 前言

5.2 实验部分

5.2.1 原料和试剂

5.2.2 大单体的制备

5.2.3 水凝胶微粒的制备

5.2.4 水凝胶薄膜的制备

5.2.5 水凝胶薄膜溶涨比(R_s)的测定

5.2.6 水凝胶微粒溶胀和包裹牛血清蛋白及体外释放

5.2.7 水凝胶薄膜原位包裹胰岛素及体外释放

5.2.8 蛋白质浓度的测定

5.3 结果与讨论

5.4 水凝胶筛网孔径的估计和初步理论分析

5.5 本章小结

参考文献

第六章总结

附录一 PEG无扰链的均方末端距与分子量关系的推导

Nomenclature

作者简介

攻读博士期间科研成果

致谢

论文独创性声明

论文使用授权声明

发布时间: 2005-09-19

参考文献

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[3].组织工程人工神经修复周围神经缺损的实验研究[D]. 肖裕华.四川大学2005
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[7].聚乳酸—聚乙醇酸支架种植自体细胞构建组织工程食管替换犬颈段食管的实验研究[D]. 鲍春荣.第二军医大学2006
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[10].采用自体肌卫星细胞及异种膀胱无细胞基质构建组织工程膀胱的实验研究[D]. 张玉石.中国协和医科大学2006

可注射的生物降解水凝胶

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