在體細胞處于復(fù)雜的微環(huán)境中,微環(huán)境的動態(tài)平衡是維系細胞正常行為功能的重要條件。越來越多研究表明力學(xué)刺激信號廣泛存在于細胞微環(huán)境中,對細胞行為起重要調(diào)控作用。深入開展細胞生物力學(xué)微環(huán)境的多學(xué)科交叉研究,對闡明力學(xué)刺激信號與機體發(fā)育、生長、疾病的發(fā)生發(fā)展等生命活動間的相互作用具有重要意義,目前已成為國內(nèi)外力學(xué)、材料學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域所研究的熱點。水凝膠因其具有高保水性、物化性能可控、與細胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)相似、生物相容性好等特點,可作為模擬細胞微環(huán)境的基質(zhì)材料。本文結(jié)合實驗和有限元分析,系統(tǒng)開展了基于水凝膠的細胞力學(xué)微環(huán)境構(gòu)建、表征及應(yīng)用研究。本文以水凝膠為研究對象,從建立表征水凝膠力學(xué)特性的實驗系統(tǒng)為出發(fā)點。提出了基于磁力的,非接觸式力學(xué)測試（加載）系統(tǒng)的實驗?zāi)Ｐ�。通過給水凝膠樣品添加包含有磁性微珠的“磁性端”,結(jié)合有限元分析,設(shè)計優(yōu)化外加磁場強度及梯度,實現(xiàn)對凝膠樣品力學(xué)性能的測試。磁力測試系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)力學(xué)測試方法對水凝膠加載難、加載過程易造成樣品破壞等技術(shù)瓶頸。采用該系統(tǒng)對力學(xué)性能較好的聚丙烯酰胺水凝膠和離體組織等生物材料進行剛度特性測試,并與Bose力學(xué)測試機的測試結(jié)果作對比,驗... 

【文章來源】：西安交通大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 細胞力學(xué)微環(huán)境研究現(xiàn)狀
        1.2.1 細胞力學(xué)微環(huán)境的組成
        1.2.2 細胞力學(xué)微環(huán)境的構(gòu)建
        1.2.3 細胞力學(xué)微環(huán)境的表征
    1.3 水凝膠研究現(xiàn)狀
        1.3.1 水凝膠的制備及分類
        1.3.2 水凝膠在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.3.3 水凝膠在細胞力學(xué)微環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用與挑戰(zhàn)
    1.4 肌肉組織工程研究現(xiàn)狀
        1.4.1 肌肉組織的構(gòu)建及應(yīng)用
        1.4.2 肌肉組織再生的挑戰(zhàn)
    1.5 本文的主要研究內(nèi)容和研究目標
        1.5.1 研究內(nèi)容
        1.5.2 研究目標
2 基于磁力的非接觸式力學(xué)測試系統(tǒng)的建立
    2.1 前言
    2.2 實驗儀器與材料
        2.2.1 實驗儀器
        2.2.2 實驗材料
        2.2.3 實驗動物
    2.3 實驗方法
        2.3.1 樣品制備
        2.3.2 力學(xué)測試(加載)系統(tǒng)的建立
        2.3.3 系統(tǒng)磁性能參數(shù)的表征
        2.3.4 樣品變形測量
        2.3.5 樣品溶脹性能測試
        2.3.6 數(shù)值模擬方法
        2.3.7 統(tǒng)計學(xué)分析
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 磁力系統(tǒng)的準確性驗證
        2.4.2 PEGDMA和GelMA水凝膠剛度測試
        2.4.3 生物組織剛度測試
    2.5 本章小結(jié)
3 細胞剛度微環(huán)境體外構(gòu)建及調(diào)控
    3.1 引言
    3.2 實驗儀器與材料
        3.2.1 實驗儀器
        3.2.2 實驗材料
    3.3 實驗方法
        3.3.1 水凝膠制備
        3.3.2 成纖維細胞接種與培養(yǎng)
        3.3.3 CCK-8assay
        3.3.4 免疫熒光染色實驗
        3.3.5 細胞存活率分析
        3.3.6 細胞粘附鋪展行為分析
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 水凝膠剛度的影響因素
        3.4.2 二維微環(huán)境中基質(zhì)剛度對細胞行為的影響
        3.4.3 三維微環(huán)境中基質(zhì)剛度對細胞行為的影響
    3.5 本章小結(jié)
4 剛度微環(huán)境對心肌纖維化的調(diào)控機制
    4.1 引言
    4.2 實驗儀器與材料
        4.2.1 實驗儀器
        4.2.2 實驗材料
        4.2.3 實驗動物
    4.3 實驗方法
        4.3.1 PAM水凝膠的制備與表征
        4.3.2 細胞的提取分離、培養(yǎng)與鑒定
        4.3.3 免疫熒光染色實驗
        4.3.4 反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)
        4.3.5 hASCs旁分泌作用評價
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 PAM水凝膠剛度及孔隙結(jié)構(gòu)表征
        4.4.2 MyoFB表型轉(zhuǎn)化的影響因素
        4.4.3 基質(zhì)剛度和孔隙結(jié)構(gòu)對MyoFB表型轉(zhuǎn)化的影響
        4.4.4 基質(zhì)剛度對MyoFB表型轉(zhuǎn)化的調(diào)控機制
        4.4.5 hASCs旁分泌作用對MyoFB表型轉(zhuǎn)化的影響
    4.5 本章小結(jié)
5 細胞應(yīng)力/應(yīng)變微環(huán)境體外構(gòu)建及調(diào)控
    5.1 引言
    5.2 實驗儀器與材料
        5.2.1 實驗儀器
        5.2.2 實驗材料
    5.3 實驗方法
        5.3.1 GelMA水凝膠的制備及表征
        5.3.2 力學(xué)加載實驗
        5.3.3 數(shù)值模擬方法
        5.3.4 細胞接種與培養(yǎng)
        5.3.5 免疫熒光染色實驗
        5.3.6 細胞鋪展、增殖及排列分析
        5.3.7 細胞凋亡分析
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 二維梯度應(yīng)力/應(yīng)變微環(huán)境的構(gòu)建
        5.4.2 二維微環(huán)境中梯度應(yīng)力/應(yīng)變刺激對細胞行為的影響
        5.4.3 三維應(yīng)力/應(yīng)變微環(huán)境的構(gòu)建
        5.4.4 三維微環(huán)境中基質(zhì)大變形對細胞行為的影響
    5.5 本章小結(jié)
6 調(diào)控細胞應(yīng)力/應(yīng)變微環(huán)境體外制備功能性肌纖維
    6.1 引言
    6.2 實驗儀器與材料
        6.2.1 實驗儀器
        6.2.2 實驗材料
    6.3 實驗方法
        6.3.1 GelMA/PEGDMA載細胞水凝膠纖維的制備
        6.3.2 非接觸式磁力加載方法
        6.3.3 數(shù)值模擬方法
        6.3.4 免疫熒光染色實驗
        6.3.5 免疫印跡實驗
        6.3.6 RT-PCR實驗
    6.4 結(jié)果與討論
        6.4.1 凝膠纖維尺寸的調(diào)控
        6.4.2 凝膠纖維力學(xué)性能的調(diào)控
        6.4.3 應(yīng)力/應(yīng)變刺激對C2C12成肌細胞行為的調(diào)控
        6.4.4 應(yīng)力/應(yīng)變刺激誘導(dǎo)肌管形成
    6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 研究結(jié)論
    7.2 工作展望
致謝
參考文獻
攻讀學(xué)位期間取得的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]《中國心血管病報告2014》概要[J]. 陳偉偉,高潤霖,劉力生,朱曼璐,王文,王擁軍,吳兆蘇,李惠君,鄭哲,蔣立新,胡盛壽.  中國循環(huán)雜志. 2015(07)
[2]活細胞結(jié)構(gòu)力學(xué)與熒光張力檢測探針[J]. 王鼎玉,郭軍.  中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報. 2015(04)
[3]肌萎縮側(cè)索硬化的營養(yǎng)支持治療與經(jīng)皮內(nèi)鏡下胃造瘺[J]. 李曉光.  中華神經(jīng)科雜志. 2010 (02)



本文編號：3284727