結構色材料是一種具有有序微納結構的材料,它可以與光相互作用而產生顏色。其獨特的周期性微納結構和光學傳感特性,使其在組織工程、細胞行為學研究、藥物篩選和生物發(fā)育等方面有著巨大的潛在應用價值。在細胞研究中,細胞與材料間的相互作用一直是研究的熱點,其中主要包括細胞在材料表面的吸附、生長、增殖、分化和凋亡等多種行為。因此,這種基于結構色材料構建的檢測平臺將在細胞與材料相互作用的研究中發(fā)揮重要的作用。和其他檢測平臺相比,基于結構色材料構建的細胞檢測平臺,不需要熒光染色,避免了待檢細胞死亡或熒光猝滅等現(xiàn)象的發(fā)生。其本身所具有的高效、穩(wěn)定且不受外界干擾的光學編碼元素,可在不傷害細胞的情況下,實現(xiàn)細胞生理過程的實時監(jiān)測,比如細胞的增殖、分化、凋亡和趨性等過程。本論文主要闡述了生物相容性反蛋白石結構色水凝膠材料在細胞傳感中的研究,構建了基于結構色材料的器官芯片,并開發(fā)其在藥物篩選和評估等領域中的應用,具體內容如下:（1）以二氧化硅膠體粒子為構筑基元,制備了光子晶體膜、光子晶體纖維、光子晶體微球模板。基于生物相容性GelMA水凝膠和光子晶體模板,獲得了生物相容性的反蛋白石GelMA水凝膠膜、GelMA水凝... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 結構色材料
        1.1.1 結構色的來源
        1.1.2 自然界中的結構色
        1.1.3 仿生結構色材料
        1.1.4 結構色材料的調控
    1.2 結構色材料在細胞研究中的應用
        1.2.1 基于結構色材料的細胞取向生長
        1.2.2 細胞在結構色材料表面的誘導分化
        1.2.3 基于結構色材料的細胞檢測
        1.2.4 基于結構色微載體的細胞研究
    1.3 本論文的主要研究工作
    1.4 參考文獻
第二章 反蛋白石水凝膠的制備及其在自修復結構色水凝膠中的應用
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 試劑與儀器
        2.2.2 GelMA水凝膠的制備
        2.2.3 光子晶體模板的制備
            2.2.3.1 二氧化硅粒子的純化
            2.2.3.2 光子晶體膜的制備
            2.2.3.3 光子晶體纖維的制備
            2.2.3.4 光子晶體微球模板的制備
        2.2.4 反蛋白石結構色水凝膠的制備
            2.2.4.1 反蛋白石結構色水凝膠膜的制備
            2.2.4.2 反蛋白石結構色水凝膠纖維的制備
            2.2.4.3 核-殼球形光子晶體微載體的制備
        2.2.5 復合反蛋白石自修復水凝膠的制備
            2.2.5.1 基于BSA構建自修復結構色水凝膠體系
            2.2.5.2 基于自修復結構色水凝膠進行圖案修復
            2.2.5.3 基于自修復結構色水凝膠制備防偽圖標
            2.2.5.4 基于自修復結構色水凝膠的細胞培養(yǎng)
    2.3 結果與討論
        2.3.1 GelMA水凝膠的制備
        2.3.2 反蛋白石水凝膠的制備和表征
            2.3.2.1 反蛋白石水凝膠膜的制備和表征
            2.3.2.2 反蛋白石水凝膠纖維的制備和表征
            2.3.2.3 核-殼球形光子晶體微載體的制備和表征
        2.3.3 復合反蛋白石自修復水凝膠的應用
            2.3.3.1 復合反蛋白石自修復水凝膠的制備和表征
            2.3.3.2 自修復結構色水凝膠在圖案修復中的應用
            2.3.3.3 自修復結構色水凝膠在防偽圖標中的應用
            2.3.3.4 自修復結構色水凝膠在細胞培養(yǎng)中的應用
    2.4 本章小結
    2.5 參考文獻
第三章 基于結構色水凝膠心臟芯片的構建及其在心臟藥物評估中的應用
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 試劑與儀器
        3.2.2 心肌細胞的提取
            3.2.2.1 實驗的準備
            3.2.2.2 原代心肌細胞的提取
        3.2.3 心肌細胞在結構色水凝膠上的培養(yǎng)
            3.2.3.1 反蛋白石GelMA結構色水凝膠的處理
            3.2.3.2 反蛋白石GelMA結構色水凝膠心肌細胞的培養(yǎng)
            3.2.2.3 心肌細胞熒光染色表征
            3.2.2.4 心肌細胞掃描電鏡表征
            3.2.2.5 基于反蛋白石結構色水凝膠膜心肌細胞的分析
        3.2.4 基于反蛋白石結構色水凝膠膜心臟芯片的構建
            3.2.4.1 心臟芯片的設計
            3.2.4.2 心肌細胞在心臟芯片中的培養(yǎng)
            3.2.4.3 心臟芯片用于心肌藥物的評估
    3.3 結果與討論
        3.3.1 基于反蛋白石結構色水凝膠膜的心肌細胞培養(yǎng)
            3.3.1.1 心肌細胞驅動反蛋白石水凝膠結構色變化的原理
            3.3.1.2 心肌細胞驅動反蛋白石水凝膠結構色的途徑
            3.3.1.3 基于反蛋白石GelMA結構色水凝膠膜心肌細胞的培養(yǎng)
            3.3.1.4 基于反蛋白石GelMA結構色水凝膠膜心肌細胞的分析
        3.3.2 基于條紋反蛋白石GelMA結構色水凝膠膜心肌細胞的培養(yǎng)
            3.3.2.1 條紋反蛋白石GelMA結構色水凝膠膜用于心肌細胞的定向誘導
            3.3.2.2 基于條紋反蛋白GelMA結構色水凝膠膜心肌細胞的分析
        3.3.3 反蛋白石結構色水凝膠在心臟芯片中的應用
            3.3.3.1 基于條紋反蛋白石GelMA結構色水凝膠膜心臟芯片的構建
            3.3.3.2 心臟芯片在心肌藥物評估中的應用
    3.4 本章小結
    3.5 參考文獻
第四章 基于光子晶體微載體多器官芯片的構建及其在藥物篩選中的應用
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 試劑與儀器
        4.2.2 細胞的培養(yǎng)
            4.2.2.1 實驗的準備
            4.2.2.2 細胞的復蘇、傳代及凍存
        4.2.3 基于核-殼光子晶體微球微載體細胞的培養(yǎng)
            4.2.3.1 核-殼球形光子晶體微載體的處理
            4.2.3.2 基于核-殼GelMA球形光子晶體微載體細胞聚集體的形成
            4.2.2.3 細胞熒光染色
            4.2.2.4 細胞掃描電鏡表征
            4.2.2.5 細胞活性檢測
        4.2.4 基于核-殼GelMA球形光子晶體微載體多器官芯片的構建
            4.2.4.1 多器官芯片模型的構建
            4.2.4.2 多器官芯片用于藥物的篩選和評估
    4.3 結果與討論
        4.3.1 細胞聚集體的培養(yǎng)
            4.3.1.1 核-殼球形光子晶體微載體的生物相容性評價
            4.3.1.2 基于核-殼光子晶體微球HepG2細胞球形聚集體的形成
            4.3.1.3 核-殼球形光子晶體微載體用于不同細胞聚集體的培養(yǎng)
        4.3.2 HepG2和HCT-116混合培養(yǎng)體系的構建及應用
            4.3.2.1 HepG2和HCT-116混合培養(yǎng)體系的構建
            4.3.2.2 混合培養(yǎng)體系在抗腫瘤藥物替加氟的代謝途徑研究
        4.3.3 多器官芯片（HepG2、HCT-116和NIH-3T3）的構建及其應用
            4.3.3.1 多器官芯片混合培養(yǎng)體系的構建
            4.3.3.2 多器官芯片在抗腫瘤藥物（替加氟）代謝途徑中的研究
    4.4 本章小結
    4.5 參考文獻
第五章 總結與展望
博士期間發(fā)表的論文和申請專利
博士期間獲獎情況
致謝
附錄 部分彩圖



本文編號：3147462