可注射性壳聚糖基水凝胶的制备与生物相容性的研究

摘要

可注射原位成型支架是组织工程支架的一种，其在注射前呈液态，可包裹活性细胞和治疗药物，当注射到指定位置后，在体温、pH值、离子浓度或其它条件作用下，在注射位置发生相转变形成支架。可注射原位成型支架在临床上具有易于操作、塑型方便、可降低手术难度、减少手术创伤等优点，可被用作为药物载体、填充材料、组织替代物和临时组织支架，具有广泛的应用前景。 本文采用壳聚糖(CH)与β-甘油磷酸钠(GP)分子组装的原理,制备了具有温敏性的凝胶体系。该材料在室温条件下呈生理中性的溶液状态，当温度升高可由溶液转变成水凝。该凝胶体系可被用作可注射原位成型组织工程支架。实验研究了各种因素对凝胶体系初始凝胶化温度(IGT)、凝胶化时间的影响；测试了凝胶溶液的流变性能；用红外光谱分析方法(FIRT)对凝胶的结构和组分进行了表征；用扫描电镜观察了干凝胶的微观结构；研究了干凝胶在缓冲溶液中的溶胀性等；并对该凝胶的细胞毒性以及与骨髓问充质干细胞的生物相容性进行了分析评价。 研究结果表明：所制备的壳聚糖-β-甘油磷酸钠(CH-GP)温敏性的凝胶，在pH为6.8-7.4之间，当温度升高到某一温度时可以形成凝胶；流变学性能检测也显示当温度升高到一定温度时，发生液相转变；随着GP浓度的增加，凝胶的初始温度降低，凝胶时间缩短；当GP的浓度为80％(w/v)时，当温度为37℃时，30分钟可凝胶化。因此可以通过调节凝胶中GP的比例来调节凝胶体系的pH，并可以缩短凝胶化时间，增大凝胶强度。 凝胶的生物相容性研究结果表明：凝胶中较低盐浓度(GP为20％～40％时)有利于细胞的生长。因此在CH-GP凝胶的基础上，通过加入不同浓度的羟乙基纤维素(HEC)，可以大幅度降低凝胶支架中的含盐量，并可任意调节凝胶的凝胶化时间，初始凝胶化温度以及凝胶强度。结果表明王HEC的加入量与凝胶的凝胶时间以及初始化温度呈反比。MTT结果表明，MSC细胞在壳聚糖-β-甘油磷酸钠-羟乙基纤维素(CH-GP-HEC)凝胶里可以生长扩增，显示出良好的生物相容性。HEC的加入可以在保持该凝胶良好的温敏性能的同时又可增加其生物相容性。因此，可注射性CH-GP-HEC凝胶有望在组织工程领域具备良好的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

第一章绪论

1.1前言

1.2水凝胶的分类与制备

1.3水凝胶的应用

1.4温敏性水凝胶的研究

1.5壳聚糖温敏性水凝胶研究进展

1.6论文工作的提出

第二章温敏性壳聚糖凝胶的制备以及温敏性的研究

2.1前言

2.2主要实验试剂和设备

2.3实验方法

2.3.1壳聚糖-β-甘油磷酸钢(CH-GP)以及壳聚糖-β-甘油磷酸钢-羟乙基纤维素(CH-GP-HEC)温敏性凝胶的制备

2.3.2凝胶的性能表征

2.4实验结果

2.4.1不同GP配比的CH-GP溶液和不同HEC配比的CH-GP-HEC的pH值

2.4.2不同组成的凝胶溶液的初始化凝胶温度

2.4.3不同组成的溶液的凝胶化时间

2.4.4流变性能

2.4.5红外分析

2.4.6溶胀性能分析

2.4.7水凝胶的表面形貌

2.4.8ATDC5细胞在不同组成的浸提液中的生长情况

2.5讨论

第三章温敏性壳聚糖水凝胶的生物相容性评价

3.1前言

3.2材料

3.3实验方法

3.3.1试剂的配置

3.3.2 CH-GP-HEC凝胶的制备

3.3.3骨髓间充质干细胞(BMSCs)的分离、纯化和培养

3.3.4 BMSCs的鉴定

3.3.5BMSC与壳聚温敏凝胶的生物相容性的研究

3.4结果

3.4.1壳聚糖凝胶的外观特征

3.4.2 BMSCs的分离、鉴定和培养

3.4.3 BMSCs向成骨细胞和脂肪细胞的分化

3.4.4 BMSC在CH-GP-HEC温敏凝胶膜上的细胞形态和活性

3.4.5 BMSC在CH-GP-HEC温敏凝胶膜上的生长情况

3.4.6 BMSC包裹在CH-GP-HEC温敏凝胶里的生长情况

3.5讨论

第四章全文结论

参考文献

研究之二：甲醛对骨髓间充质干细胞的细胞毒性和扩增的影响

致谢