可注射凝胶支架材料的制备及其性能研究

论文摘要

在众多的生物医用高分子材料中,高分子水凝胶已经成为当今研究热点之一。水凝胶因其内部三维结构、组织亲和性好的性质被广泛研究。利用其高含水性、可注射性以及生物相容性等特点,有望成为蛋白类生物活性分子的载体材料,应用于组织再生修复领域。但如何根据组织修复的要求有效地调控凝胶材料的性能,以及如何尽可能降低由于交联过程导致的细胞毒性等问题是目前水凝胶材料亟待解决的问题。本论文针对应用于组织修复的高分子水凝胶而展开研究。研究对象为基于葡聚糖和壳聚糖基的化学水凝胶。大量的研究已经表明葡聚糖和壳聚糖拥有良好的生物相容性,并且就其结构来说,其分子主链含有大量的可被修饰的基团。本论文分别对葡聚糖和壳聚糖进行改性,将具有反应活性的砜基和巯基官能团分别接枝到其分子主链上,利用砜基和巯基之间的迈克尔加成反应,在温和的条件下形成交联凝胶,避免传统的引入自由基交联剂方法可能产生的细胞毒性。本文合成并表征了不同取代度（DS）的葡聚糖-砜基（Dex-VS）和巯基化壳聚糖（CS-SH）,并且分别以小分子巯基化合物二硫赤藓醇（DTE）和巯基化高分子巯基壳聚糖为交联剂,制备了Dex-VS/DTE和Dex-VS/CS-SH水凝胶,研究了制备条件对凝胶的形成过程、凝胶化时间、降解时间等性质的影响规律。细胞毒性研究表明采用两种交联剂交联的凝胶均具有良好的生物相容性。在此基础上,选取Dex-VS/DTE和Dex-VS/CS-SH两种凝胶支架材料作为组织工程支架,将其负载人重组骨形态发生蛋白-2（rhBMP-2）后植入小鼠肌袋,评价其体内异位成骨的情况,结果表明这两种凝胶均具有良好的异位成骨效果,提示此类凝胶有望作为一种新型的可注射生长因子载体用于组织修复。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 组织工程概述
• 1.1.1 组织工程材料的基本要求
• 1.1.2 组织工程支架材料的分类
• 1.1.3 组织工程的组成部分
• 1.1.4 生长因子控制释放体系
• 1.2 水凝胶
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 水凝胶分类
• 1.2.3 可注射水凝胶固化机理
• 1.3 可注射水凝胶在组织再生中的应用
• 1.3.1 包埋细胞
• 1.3.2 生长因子和活性药物载体
• 1.3.3 组织工程支架
• 1.3.4 创面敷料
• 1.4 本文研究目的和内容
• 1.4.1 本文研究目的
• 1.4.2 本文研究内容
• 第二章 Dex-VS/DTE凝胶的制备及其性能研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料与试剂
• 2.2.2 实验设备
• 2.2.3 Dex-VS合成
• 2.2.4 Dex-VS/DTE凝胶及其支架的制备
• 2.2.5 样品表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 Dex-VS的合成及表征
• 2.3.2 Dex-VS水凝胶的制备
• 2.3.3 凝胶化时间
• 2.3.4 凝胶化过程的流变行为
• 2.3.5 凝胶的降解行为
• 2.3.6 支架形貌
• 2.4 本章小结
• 第三章 Dex-VS/DTE凝胶支架材料的细胞毒性及作为生长因子载体的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料与试剂
• 3.2.2 实验设备
• 3.2.3 细胞培养
• 3.2.4 动物实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 体外细胞毒性
• 3.3.2 异位成骨
• 3.4 本章小结
• 第四章 Dex-VS/CS-SH凝胶的制备及其性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原料和试剂
• 4.2.2 设备
• 4.2.3 巯基化壳聚糖的合成
• 4.2.4 Dex-VS/CS-SH凝胶支架的制备
• 4.2.5 表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 CS-SH的合成
• 4.3.2 Dex-VS/CS-SH支架的降解
• 4.3.3 支架形貌
• 4.4 本章小结
• 第五章 Dex-VS/CS-SH凝胶支架材料的细胞毒性和作为生长因子载体的研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 原料与试剂
• 5.2.2 实验设备
• 5.2.3 细胞培养
• 5.2.4 小鼠体内异位成骨
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 细胞毒性
• 5.3.2 小鼠体内异位成骨
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结及展望
• 6.1 全文总结
• 6.1.1 Dex-VS/DTE凝胶
• 6.1.2 Dex-VS/CS-SH凝胶
• 6.2 创新点
• 6.3 课题延伸
• 参考文献
• 致谢
• 研究生在读期间发表的论文