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生物材料仿生构思

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第一章绪论

1.1组织工程

1.1.1组织工程的定义

1.1.2组织工程的研究内容

1.2组织工程中的生物材料

1.2.1天然的生物大分子材料

1.2.2合成聚合物材料

1.3生物材料的相容性

1.3.1生物材料的相容性

1.3.2细胞的表面结构

1.3.3细胞外基质分子

1.3.4生物材料和细胞的相互作用

1.4生物材料表面性能

1.4.1表面拓扑结构

1.4.2表面亲水/疏水平衡

1.4.3表面能

1.4.4表面电荷

1.4.5表面化学基团

1.4.6表面生物特异性识别

1.5生物材料表面修饰

1.5.1物理包被法

1.5.2物理截留法

1.5.3化学接枝法

1.5.4高能辐射法

1.5.5光化学法

1.5.6低温等离子体技术

1.6生物活性因子固定化

1.6.1蛋白质在含羟基聚合物表面的固定

1.6.2蛋白质在含羧基聚合物表面的固定

1.6.3蛋白质在含胺基聚合物表面的固定

1.7课题的提出

第二章聚苯乙烯表面蛋白修饰

第一部分物理包被修饰

2.1实验部分

2.2结果分析

2.3结果讨论

2.4小结

第二部分化学共价偶联修饰

2.5实验部分

2.6结果分析

2.7结果讨论

2.8小结

第三章壳聚糖-聚乳酸共聚物的高性能化

第一部分壳聚糖-聚乳酸共聚物的性能研究

3.1实验部分

3.2结果分析

3.3结果讨论

3.4小结

第二部分CL材料的细胞相容性改进研究

3.5实验部分

3.6结果分析

3.7结果讨论

3.8小结

第四章全文结论

参考文献

攻读硕士期间完成的论文

致谢

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摘要

为了使生物材料表面生物化,本文以聚苯乙烯(PS)二维平面为模板研究了蛋白表面修饰技术,构建具有生物活性的生物材料表面。采用物理包被法依靠疏水作用在PS表面架构明胶、胶原和RGD(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸)多肽的生物活性层。通过光电子能谱(XPS)分析修饰表面的元素含量变化,N元素含量显著提高,说明蛋白分子在表面存在。Bradford方法定量分析明胶、胶原和RGD多肽的表面吸附量。采用高锰酸钾硫酸溶液对PS表面进行氧化反应,生成羧基位点,水溶性碳二亚胺活化羧基,接枝明胶、胶原和RGD多肽分子。XPS分析了表面N原子的引入,并对C1s分峰解析,存在酰胺键,确定蛋白分子是共价键合在PS表面。动态接触角下降显著,证明修饰表面的亲水性能提高。在明胶、胶原和RGD多肽修饰表面接种人表皮细胞,提高了细胞的黏附和增殖能力。明胶、胶原和RGD多肽这三种均具有RGD结构域的不同生物分子,对比考察其对细胞行为的影响。 组织工程用生物材料最为关键的两个性能是力学性能和生物相容性。本文通过热缩聚法合成了壳聚糖(CS)-聚乳酸(PLA)的接枝共聚物(CL)。IR、NMR表征了CL的分子结构,本体相为壳聚糖,接枝相为聚乳酸。XPS分析了CL表面的元素组成,指出聚乳酸的链长与初始投料比LA/CS成正相关。动态接触角分析说明了CL接触水相时构象的变化。力学试验机测试了CL的干态、湿态强度以及断裂伸长率,与CS相比有较大提高。在CL上种植表皮细胞评价了细胞的黏附和增殖能力,CL-1.5膜细胞相容性良好。为了提高CL的细胞相容性,本文采用共混截留的思路,利用CL的溶胀性能引入并固定明胶和RGD多肽分子,接种家兔骨髓间充质干细胞(MSCs),考察MSCs在改性CL上的生长情况。明胶修饰的CL膜,其细胞相容性得到进一步提高。

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