【摘要】：軟骨組織工程真正走向臨床仍有大量具體問題需要解決，軟骨支架用生物材料研究相對薄弱是限制軟骨組織工程臨床應(yīng)用的主要障礙。以性能穩(wěn)定、類天然細胞外基質(zhì)的生物材料構(gòu)建組織工程支架，是實現(xiàn)軟骨損傷修復的關(guān)鍵問題之一。本文提出通過聚L-谷氨酸（PLGA）與殼聚糖（CS）構(gòu)建軟骨組織工程支架，PLGA是一種合成聚氨基酸，分子量可控，可模擬細胞外基質(zhì)蛋白質(zhì)成分，CS是一種天然多糖，，能模擬細胞外基質(zhì)中的糖胺多糖組分。本文研究結(jié)果為軟骨組織工程新材料開發(fā)提供一種新的選擇。 研究PLGA及其嵌段共聚物細胞粘附與增殖性能。本文合成了PLGA均聚物、聚丙烯酸-聚L-谷氨酸(PAA-PLGA)和聚乙二醇-聚L-谷氨酸（PEG-PLGA）嵌段共聚物，在聚乳酸（PLA）表面通過層層自組裝技術(shù)構(gòu)建PLGA及其嵌段共聚物與CS聚電解質(zhì)多層膜。研究發(fā)現(xiàn)修飾后的PLA表面粗糙度增加，親水性提高。通過正置熒光顯微鏡及酶標儀，研究脂肪干細胞在PLA、PLGA及其嵌段共聚物聚電解質(zhì)多層膜上定性粘附及DNA定量增殖，結(jié)果表明PLGA能促進細胞在PLA表面粘附和增殖；與PLGA均聚物相比，PAA-PLGA可進一步提高細胞粘附性，但是細胞增殖能力有所降低；而PEG-PLGA則會形成抗細胞粘附及增殖表面。 化學交聯(lián)法制備PLGA/CS組織工程支架�？疾炖鋬鰷囟燃肮毯繉χЪ芸捉Y(jié)構(gòu)影響，探討活化劑用量、固含量、組分比等與支架孔隙率、溶脹度、力學性能關(guān)系。SEM分析表明支架孔徑隨冷凍溫度降低而減小，固含量增大導致支架孔徑縮小、孔壁變厚并降低孔間貫通性，但是力學性能有所提高。當增加活化劑用量、組分比為等摩爾配比時，支架交聯(lián)程度最好，力學性能最佳�；瘜W交聯(lián)支架具有較高的溶脹度，孔隙率均在90%以上。 靜電絡(luò)合法構(gòu)建PLGA/CS三維多孔支架。研究冷凍溫度及固含量對靜電絡(luò)合支架孔結(jié)構(gòu)影響，結(jié)果表明支架孔徑隨冷凍溫度升高而增大，固含量低時，支架壁薄容易塌陷，固含量高時，壁厚但孔徑小，孔間貫通性變差。研究固含量及組分比對PLGA/CS靜電絡(luò)合支架性能影響，結(jié)果顯示支架孔隙率在90%以上。隨著固含量增加，支架力學性能提高，溶脹度有所降低。組分比在1:1時，支架靜電絡(luò)合作用最強，溶脹度最低。通過動態(tài)力學分析、活性基團測試、表面接觸角及結(jié)構(gòu)模型對比分析靜電絡(luò)合與化學交聯(lián)支架結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系，靜電絡(luò)合支架具有更多活性基團、更好親水性，表面更粗糙。 研究PLGA/CS支架體外內(nèi)外生物性能。通過MTT細胞毒性實驗、SEM和激光共聚焦定性評價兔脂肪干細胞粘附及基質(zhì)分泌，酶標儀測定DNA生長曲線，結(jié)果顯示PLGA/CS支架無細胞毒性，而且具有良好的細胞粘附及增殖性能。PLGA/CS支架接種兔脂肪干細胞，體外誘導培養(yǎng)后，自體回植修復兔膝關(guān)節(jié)非負重區(qū)全層缺損，12周后組織切片結(jié)果顯示，PLGA/CS靜電絡(luò)合支架完全降解、缺損部位得到修復并與周圍正常軟骨組織融合在一起。以上結(jié)果表明PLGA/CS靜電絡(luò)合支架有望成為一種理想的關(guān)節(jié)軟骨缺損修復材料。 致孔劑調(diào)控PLGA/CS靜電絡(luò)合支架孔結(jié)構(gòu)。分別以PLA微球、纖維和二氧六環(huán)為致孔劑，并用冷凍干燥技術(shù)，可獲得帶有球形、纖維形及孔壁帶有孔洞的組織工程支架。與單一冷凍干燥法制備支架比較發(fā)現(xiàn)，致孔劑調(diào)控支架后孔隙率基本維持不變、溶脹度略有升高，而力學性能有所下降。通過SEM觀測細胞粘附、酶標儀測定DNA生長曲線，表明致孔劑法形成的球形、纖維狀孔洞以及多孔孔壁會影響細胞粘附、基質(zhì)分泌及增殖。致孔劑可為構(gòu)建特殊孔結(jié)構(gòu)軟骨支架等研究提供實驗依據(jù)。
【圖文】：

1.1 Langer R 和 Vacanti JP 在《科學》對組織工程的定義sue engineering first defined by Langer R and Vacanti J P on《Sc程的基本方法是將細胞接種到生物相容性良好、可被程支架上，通過細胞增殖、分化等形成細胞/支架復損部位，組織工程支架在體內(nèi)逐步降解被機體吸收或具有形態(tài)和功能的相應(yīng)軟骨組織，最終達到修復和重骨組織工程由三個基本要素組成：1）提供細胞粘附織工程支架；2）能形成軟骨組織的種子細胞，這些源細胞；3）引導軟骨細胞增殖或誘導分化的生長因源蛋白或由外源細胞產(chǎn)生，也可由內(nèi)源細胞分泌[5]。提供結(jié)構(gòu)支撐，引導軟骨組織再生和控制組織結(jié)構(gòu)，內(nèi)容[6]。

5圖1.2 殼聚糖-明膠支架及接種細胞10天后SEM照片F(xiàn)igure 1.2 The SEM images of the chitosan-gelatin scaffolds and chondrocytes seefed on for 10days[18]圖1.3 明膠/硫酸軟骨素/透明質(zhì)酸支架SEM照片及接種細胞3周后可形成軟骨組織Figure 1.3 The SEM images of the Gelatin-chondroitin-hyaluronan scaffolds and chondrocytesseeded for 3 weeks[23]1.2.2 合成高分子材料合成高分子支架研究最多的是聚酯類材料。聚乳酸、聚乙交酯及其共聚物是目前軟骨組織工程領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的可降解合成高分子材料。聚乳酸是研究非常廣泛的生物醫(yī)用可降解高分子材料。早在20世紀90年代，Vacanti 等[24]就將聚乳酸和聚乙交酯用做培養(yǎng)基質(zhì)材料培養(yǎng)軟骨細胞，并成功通過組織工程的方法獲得新生軟骨。Chu 等[25]將兔肋部軟骨細胞接種到圓柱狀的聚乳酸支架中，體外培養(yǎng)結(jié)果證明軟骨細胞在支架中具有較高的細胞活性。
【學位授予單位】：上海大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：R318.08

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本文編號：2560054