【摘要】：生物材料的表面性質(zhì)對其生物相容性至關(guān)重要。由于材料表面組成和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,且存在一定的相互干擾與制約,影響了人們準(zhǔn)確了解材料表面性質(zhì)和結(jié)構(gòu)對細(xì)胞生物學(xué)行為的影響。雖然在表面規(guī)則形貌對細(xì)胞行為影響有較多的研究,但該方法對于目前絕大多數(shù)的生物材料成型制備方法并不完全適用。因此,通過常規(guī)方法構(gòu)建出規(guī)則性相對弱一些的材料表面形貌研究其對細(xì)胞行為的影響,仍然具有很大實(shí)際意義。聚氨酯是眾所周知的生物相容性材料,由于其可控的化學(xué)結(jié)構(gòu),使聚氨酯材料同時(shí)也具備了可控的降解性能、力學(xué)性能,被廣泛用于心血管支架材料、矯形材料、心臟瓣膜以及組織工程支架材料等。本研究以聚氨酯為基礎(chǔ)材料,通過在該材料中分別摻入不同顆粒大小(48~100目、100~160目、160~300目)和不同顆粒含但相同顆粒大小(100~160目)的羥基磷灰石(HAP)和氧化鋯(Zr O_2)依次構(gòu)成幾個(gè)系列的表面粗糙度不同的聚氨酯凸型膜(HA-x組;HA-Dx組;Z-x組和Z-Dx組);同時(shí)用NaCl為造孔劑,制備了一系列孔徑不同的聚氨酯凹型膜(N 1-3組)。分析測試結(jié)果表明,通過對相關(guān)工藝的調(diào)控,能夠獲得具有可控表面粗糙度的聚氨酯膜。研究以上述膜為基礎(chǔ)材料,選用小鼠間充質(zhì)干細(xì)胞(mBMSCs)、ATDC5細(xì)胞和人軟骨細(xì)胞(HC)模擬軟骨發(fā)育過程中不同的細(xì)胞分化階段,通過研究細(xì)胞在不同類型的聚氨酯薄膜表面上細(xì)胞增殖、鋪展及分化行為,探索適于不同階段細(xì)胞生長所需要的基質(zhì)表面形貌特點(diǎn)。細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)表明細(xì)胞在各組材料上均表現(xiàn)為穩(wěn)定的增殖,活死染色結(jié)果未發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在材料表面大量死亡,顯示出各組材料良好的細(xì)胞相容性。同時(shí),細(xì)胞骨架染色在各組材料上未見顯著差異,表明材料表面由不規(guī)則形貌變化導(dǎo)致的粗糙度的改變對細(xì)胞的形貌無太大影響。RT-PCR和sGAG定量結(jié)果表明,PU/ZrO_2(Z-x)系列中,較低的粗糙度Ra=0.59μm最適合ATDC5和mBMSCs細(xì)胞的成軟骨分化,而在PU/HAP(H-x)系列中,適中的粗糙度Ra=26.8μm則更適合HC細(xì)胞的軟骨表型維持和mBMSCs細(xì)胞的成骨分化。ATDC5、HC、mBMSCs三種細(xì)胞在凹型膜上的成軟骨分化趨勢是一致的,即N-2組更有利于細(xì)胞的成軟骨分化和軟骨表型的維持。該研究的結(jié)果表明,組織生長發(fā)育過程中存在的不同分化階段的細(xì)胞,其對細(xì)胞外基質(zhì)形貌特點(diǎn)的依賴性有差異,上述結(jié)果為將來將聚氨酯材料作為修復(fù)材料提供相關(guān)的設(shè)計(jì)思路。
【圖文】：

圖 1-1 細(xì)胞-材料界面影響細(xì)胞增殖、鋪展、極化、分化等行為[116]Fig.1-1 The interface between cell and matrix modulates cell behaviours suchproliferation,spreading,polarization and differentiation表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Kilian 等在不同縱橫比、表面曲率、相同鋪展面積的 SAMs 基底表面研究了的成脂和成骨分化，，結(jié)果顯示圖案縱橫比越大越有利于成骨分化，凸型表面對成脂有利，凹型表面則更傾向促進(jìn) MSCs 向成骨方向分化[80]。Maike 等研究 hMSCs 在表面曲率的細(xì)胞遷移和分化行為，在凹型表面，細(xì)胞遷移速度最快，細(xì)胞成“向上形態(tài)；在凸型表面，lamin-A 表達(dá)量提高，成骨分化趨勢明顯[81]。Wu 等在 PCL 基用熱納米壓印技術(shù)分別制備了納米柱、納米孔和納米格柵， 與非圖案化表面相比柱和納米孔形貌促進(jìn)了 MSC 成軟骨分化，而在納米格柵表面形成表層纖維軟骨Dalby 等改變 PMMA 納米柱的有序程度，hMSCs 在完全有序或完全隨機(jī)的納米孔

圖 1-2 縱橫比和表面曲率對成脂和成骨分化的影響[80] Effect of aspect ratio and curvature on adipogenesis and osteogenesis
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R318.08

【參考文獻(xiàn)】

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2 程帥;董云開;張向軍;;規(guī)則粗糙固體表面液體浸潤性對表觀接觸角影響的研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2007年07期

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本文編號：2593786