不同浓度透明质酸水凝胶性能表征及其对骨髓间充质干细胞三维培养生长行为的影响

摘要

水凝胶呈半凝固的胶体状态，可以实现细胞的三维立体培养，消除普通培养皿中出现的“接触抑制”现象，从而提高培养效率。透明质酸是一种分布在多种组织细胞外基质中的蛋白多糖，具有良好生物相容性，并在生物发育和机体损伤修复过程中发挥重要作用。因此，基于透明质酸的水凝胶已成为一种有前景的生物材料，并在三维细胞培养、组织工程支架以及再生医学领域得到广泛应用。作为细胞三维培养基质，透明质酸水凝胶能够支持细胞的生长行为，例如细胞形态、存活、增殖、表型和分化等，并能为细胞的生长提供理想的微环境。重要的是细胞的生长行为与培养基质的机械性能和内部结构关系密切，这可能是由于细胞对培养基质的硬度和结构能直接做出应答反应，从而影响自身的一些正常生理活动。目前关于透明质酸水凝胶浓度的改变对水凝胶的基本性能以及水凝胶内细胞生长行为的具体影响还没有完全认识清楚，因此，分析设计水凝胶的优越性能以及建立利于干细胞存活和生长的最佳培养条件对于组织工程和再生医学的应用具有重要意义。
　　 目的:探讨透明质酸水凝胶浓度的改变对其机械性能以及对大鼠骨髓间充质干细胞三维培养生长行为影响，研究水凝胶黏弹性与细胞生长和形态的关系，从中寻找到适宜骨髓间充质干细胞三维培养的水凝胶浓度。
　　 方法:制备不同浓度的透明质酸水凝胶:0.4％，0.8％，1.2％(w/v)，对其机械性能进行表征，包括凝胶时间、溶胀率、降解速率以及黏弹性;用这3种浓度透明质酸水凝胶包封骨髓间充质干细胞进行三维培养，并以普通培养皿的二维培养作对照。通过激光扫描共焦显微镜观察不同培养条件下骨髓间充质干细胞的形态;采用细胞计数法描绘骨髓间充质干细胞在不同浓度透明质酸水凝胶内的生长曲线;TUNEL法检测大鼠骨髓间充质干细胞三维培养凋亡情况;流式细胞术鉴定MSCs在水凝胶长时间三维培养后的特性和表型。
　　 结果:对于不同浓度(0.4％，0.8％，1.2％)的透明质酸水凝胶，其浓度越大，凝胶时间越短，溶胀率越低，降解速率越慢，水凝胶弹性强度越大(P＜0.05)。激光扫描共焦显微镜见骨髓间充质干细胞在透明质酸水凝胶内呈立体圆球形，与二维培养时呈现的梭形明显不同;同时，细胞计数结果显示骨髓间充质干细胞在透明质酸水凝胶内的增殖率高于二维培养，并以浓度0.8％透明质酸水凝胶的促增殖作用最明显(P＜0.05)。骨髓间充质干细胞在0.8％水凝胶三维培养时凋亡比例很小，长时间三维培养后仍能维持其特性和表型。
　　 结论:不同浓度的透明质酸水凝胶性能存在差异，对大鼠骨髓间充质干细胞的生长行为也有影响，透明质酸水凝胶浓度的改变会影响干细胞三维静态培养的生长行为和表型。浓度为0.8％的透明质酸水凝胶更适合大鼠骨髓间充质干细胞的三维培养。

目录

摘要

缩略语表

引言

参考文献

第一部分 不同浓度透明质酸水凝胶的制备及性能表征

1 前言

2 材料和方法

2．1 主要试剂

2．2 主要试剂配制方法

2．3 主要实验设备

2．4 实验方法

3 结果

3．1 不同浓度透明质酸水凝胶(0．4％，0．8％，1．2％)的凝胶时间

3．2 不同浓度透明质酸水凝胶(0．4％，0．8％，1．2％)的溶胀率

3．3 不同浓度透明质酸水凝胶(0．4％，0．8％，1．2％)的体外酶降解速率

3．4 不同浓度透明质酸水凝胶(0．4％，0．8％，1．2％)的黏弹性

4 讨论

5 结论

参考文献

第二部分 透明质酸水凝胶机械性能对间充质干细胞三维培养生长行为的影响

1 前言

2 材料和方法

2．1 实验动物

2．2 主要试剂

2．3 主要试剂配制方法

2．4 主要实验设备

2．5 实验方法

3 结果

3．1 骨髓间充质干细胞分离培养及形态学观察

3．2 骨髓间充质干细胞的表型鉴定

3．3 骨髓间充质干细胞三维培养的形态观测

3．4 骨髓间充质干细胞三维培养的增殖情况

3．5 骨髓间充质干细胞三维培养凋亡情况

3．6 骨髓间充质干细胞三维培养特性和表型维持

4 讨论

5 结论

参考文献

文献综述 基于透明质酸的水凝胶：从天然多聚糖到复合聚合物

致谢

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