图案化PPy的制备及与电刺激协同作用对MC3T3-E1细胞的影响

摘要

聚吡咯(PPy)具有良好的稳定性，生物相容性，抗腐蚀性以及优良的导电性，这些特性使其在生物医学领域有广泛的应用。
　　细胞并不是独立存在于某一体系或微环境中，而是与周围的微环境有相互作用的。当细胞与材料相接触时，材料表面的的电荷分布情况，亲疏水性，表面的化学键等直接影响细胞与材料表面的作用。研究已经表明，材料表面的拓扑图案化结构影响细胞的粘附，增殖，迁移，分化甚至凋亡等过程。生长在图案化表面的细胞对图案的形状，尺寸等有选择趋向性。成骨细胞对电信号敏感，无论是对体内还是体外培养的成骨细胞施加电刺激，都能显著促进成骨细胞的增殖矿过程。在以上研究背景之下，本文拟构建不同尺寸及图案的PPy，研究MC3T3-E1细胞对图案形状及尺寸的选择性以及图案化及电刺激协同作用对MC3T3-E1细胞的影响。
　　本文主要研究内容如下:(1)采用微机电系统(MEMS)技术，结合电化学沉积法，制备不同图案及尺寸的图案化PPy，并进行各项物理化学性能的分析表征;(2)通过检测MC3T3-E1细胞在不同图案化PPy表面的增殖及生物学合成情况，研究细胞在不同图案化PPy表面的生长选择趋向;(3)研究图案化PPy及电刺激协同作用对MC3T3-E1细胞的影响。
　　主要研究结果如下:(1)经恒电流法在电流密度为0.1 mA/cm2下电化学沉积1500 s，能够得到图案精度满足实验需求不同图案及尺寸的图案化PPy。图案化PPy具有良好的电化学活性，稳定性及防腐性能，方格图案的电化学活性及稳定性要优于条纹图案;(2)采用MTT法，BCA蛋白检测试剂盒及碱性磷酸酶(ALP)检测试剂盒分别对接种于不同图案及尺寸的图案化PPy材料的成骨细胞生物学性能进行了检测表征。结果表明，MC3T3-E1细胞更趋向于在方格图案上生长，细胞的粘附增殖能力及细胞中总蛋白及ALP活性均高于对照组及条纹图案上的细胞;(3)采用自行设计的电刺激装置对MC3T3-E1细胞施加微量恒流电刺激，通过细胞骨架及细胞核染色，观察细胞在不同材料表面的铺展及增殖情况。结果显示，电刺激能够促进细胞在材料表面的铺展及增殖，细胞铺展形貌及投影面积更大，电刺激与图案化能够协同促进细胞的粘附增殖。通过BCA总蛋白及ALP酶活性的检测，表明电刺激作用下，细胞的总蛋白含量及ALP酶活性明显高于非刺激组。电刺激能够促进MC3T3-E1提早进入成熟期。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 导电高分子简介及应用

1．2 PPy及应用

1．2．1 PPy的结构与导电机理

1．2．2 PPy的制备方法

1．2．3 PPy的应用

1．3 表面图案化技术及对细胞的影响

1．4 电刺激对细胞的影响

1．5 课题的提出与基本研究思路及主要内容

参考文献

第二章 图案化PPy的合成与表征

引言

2．1 实验方法

2．1．1 试剂和仪器

2．1．2 MEMS法制备图案化基底材料

2．1．3 图案化PPy的制备

2．1．4 图案化PPy的理化性能表征

2．2 实验结果与讨论

2．2．1 电化学合成曲线

2．2．2 形貌表征

2．2．3 结构组成表征

2．2．4 电化学沉积条件对PPy形貌的影响

2．2．5 电化学性能表征

2．2．6 稳定性

2．2．7 耐腐蚀性能

2．3 本章小结

参考文献

第三章 不同图案化PPy对MC3T3-E1细胞的影响

引言

3．1 实验方法

3．1．1 试剂和仪器

3．1．2 MC3T3-E1成骨细胞的复苏、培养、传代和冻存

3．1．3 细胞实验装置及预处理

3．1．4 不同图案化PPy对成骨细胞附着、增殖和生物合成的影响

3．1．5 统计学分析

3．2 实验结果与讨论

3．2．1 MTT法检测细胞粘附增殖

3．2．2 BCA蛋白含量测定

3．2．3 碱性磷酸酶活性测定

3．3 本章小结

参考文献

第四章 电刺激与图案化PPy协同作用对MC3T3-E1细胞的影响

引言

4．1 实验方法

4．1．1 试剂和仪器

4．1．2 电刺激装置的预处理

4．1．3 电刺激及图案化协同作用对细胞的影响

4．1．4 统计学分析

4．2 实验结果与讨论

4．2．1 MTT法检测细胞粘附增殖

4．2．2 荧光染色观察细胞增殖

4．2．3 BCA蛋白含量测定

4．2．4 碱性磷酸酶活性测定

4．3 本章小结

参考文献

第五章 全文结论与展望

5．1 全文结论

5．2 展望

发表论文

致谢