胶原/透明质酸复合水凝胶的制备

摘要

天然高分子水凝胶材料因为其优异的保水性能和细胞相容性，并且能维持自身形状而广泛应用于组织工程和再生医学研究，其中原位成型的水凝胶材料由于凝胶时间短，以及可注射性受到医生和患者的青睐。本论文从仿生角度出发，选取椎盘的主要组成成分I型胶原（Col）和透明质酸（HA）为原料，分别通过迈克尔加成和直流电场制备了原位成型水凝胶及力学增强水凝胶，并对其理学性能进行了表征，拟用于椎间盘纤维环封堵和髓核再生材料。
　　首先探索了猪皮I型胶原蛋白批量提取工艺，并且通过偏光显微镜和原子力显微镜研究胶原膜的液晶织构和拓扑结构。结果表明以胶原浓度为40 mg/mL制备出来的胶原膜没有自组装形成液晶膜，当浓度达到80 mg/mL时，通过旋涂给胶原溶液一个有取向的外力，胶原膜具有液晶织构和表面拓扑结构，POM、AFM观察分析结果均表明处于液晶相胶原纤维膜形成。
　　利用迈克加成制备胶原/透明质酸原位水凝胶，首先进行功能化改性分别合成了马来酰化胶原（Col-MA）和巯基化透明质酸（HA-SH)，引入双键和巯基后通过迈克尔加成制备水凝胶。利用H1-NMR等表征了Col-MA和HA-SH的化学组成和取代度。通过调节投料比分析-C=C-和-SH的摩尔比（f）对水凝胶成胶时间、溶胀率、力学性能及形貌的影响。实验结果表明，CHG成胶时间可控，当f=1:4时凝胶时间为45s。干态水凝胶具有丰富的孔洞结构，在15min内快速吸水，40 min内达到平衡，最高吸水率可达12.7。
　　自行研制了平行板电场（PEF）和旋转电场（REF）两种直流电场发生装置，利用高压直流电场，直接使Col和HA两者之间发生静电相互作用，模仿椎间盘纤维环结构，制备具有一定取向的类似纤维环复合水凝胶，并对其对凝胶时间，溶胀率，形貌等进行表征。证明凝胶成胶时间随胶原溶液浓度升高而增加，所得凝胶产物中，当胶原浓度为2.5％时，成胶时间为5~5.5h。旋转电场所得凝胶产物较平行板电场之产物具有较高的压缩模量和较低的溶胀率，分别为26.1KPa和122%。MC-3T3-E1细胞培养表明细胞增殖粘附生长状态都良好。

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第一章 前言

1.1椎间盘

1.2原位成型水凝胶

1.3胶原与透明质酸在椎间盘退变中的应用

1.4选题和研究思路

第二章 猪皮胶原的提取鉴定及胶原液晶的制备

2.1 前言

2.2材料与方法

2.3 实验部分

2.4 结果与讨论

2.5小结

第三章 胶原/透明质酸原位成型水凝胶的研究

3.1 前言

3.2实验材料与仪器

3.3 实验部分

3.4结果与讨论

3.5小结

第四章 高压电场构建I型胶原/透明质酸复合水凝胶

4.1 前言

4.2方法与材料

4.3实验部分

4.4结果与讨论

4.5小结

全文总结

参考文献

攻读硕士期间科研成果

致谢