形狀記憶聚合物微結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及其在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，人類的物質(zhì)生活條件越來越好，同時(shí)也越來越關(guān)注人體健康方面的問題。在這樣的時(shí)代背景下，形狀記憶聚合物，作為一類新型的智能材料，雖然在生物醫(yī)用中越來越受到關(guān)注，但是其在組織工程上的應(yīng)用研究并不多。然而其動態(tài)可變的性能更適合模擬體內(nèi)的動態(tài)環(huán)境，卻是其他組織工程用材料都不具備的一個(gè)重要性能。因此，本論文初步探索了形狀記憶聚合物微結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及其在生物醫(yī)用中的應(yīng)用研究，為形狀記憶聚合物的應(yīng)用做了進(jìn)一步的拓展，并為干細(xì)胞分化以及新型組

2、織工程支架的設(shè)計(jì)提供了一些理論上的依據(jù)。
　　本論文以生物相容性較好的聚己內(nèi)酯作為基體，設(shè)計(jì)并制備了能夠在體溫附近可控回復(fù)的形狀記憶材料。并通過靜電紡絲技術(shù)，熱壓印技術(shù)以及復(fù)乳溶劑揮發(fā)法等，制備了能夠應(yīng)用于人體的具有形狀記憶性能的納米纖維、微球以及各類的微圖形結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了細(xì)胞學(xué)評價(jià)以及動物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，為形狀記憶材料進(jìn)一步應(yīng)用于人體進(jìn)行了初步的探索。
　　在論文第二章，制備了能夠在交變磁場內(nèi)具有較好形狀回復(fù)率的交聯(lián)聚己內(nèi)酯/F

3、e3O4與多壁碳納米管的復(fù)合電紡納米纖維(c-PCL/Fe3O4@CD-M)。在交變磁場內(nèi)，F(xiàn)e3O4可做熱源提供形狀回復(fù)所需要的能量，多壁碳納米管則在熱傳遞中起到很重要的作用。另外，對復(fù)合電紡纖維以及其降解產(chǎn)物進(jìn)行了細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的評價(jià)，證明其在生物醫(yī)用領(lǐng)域有著較大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
　　在論文第三章，基于c-6A PEGPCL聚合物，使用傳統(tǒng)的復(fù)合乳液技術(shù)制備了一種能夠在不同的溫度下可逆回復(fù)的微米顆粒，在這個(gè)可逆回復(fù)的過程中，交聯(lián)PC

4、L是可逆相，而未交聯(lián)的PCL是作為骨架控制可逆回復(fù)的。然后將顆粒分散于PVA的水溶液中，干燥后，加熱拉伸變形，可得到不同長徑比的微米顆粒。當(dāng)顆粒在0℃和43℃的循環(huán)加熱和冷卻作用下，顆粒會在球形和橢球形間相互轉(zhuǎn)換。然后，對微米顆粒進(jìn)行了巨噬細(xì)胞的吞噬實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該顆粒形狀可在細(xì)胞內(nèi)可逆回復(fù)。
　　在論文第四章，選用第三章制備的6A PEG-PCL作為預(yù)聚物，使用熱壓印的方法制備了能夠在體溫附近產(chǎn)生可控回復(fù)的微圖形結(jié)構(gòu)。這類微圖形總共

5、包括四種:正三角形，正四方形，正六邊形以及圓形。通過將微圖形基底加熱拉伸變形后，將間充質(zhì)干細(xì)胞培養(yǎng)在微圖形表面，然后通過細(xì)胞骨架染色以及Western Blot分析，發(fā)現(xiàn)動態(tài)的微圖形結(jié)構(gòu)能夠?qū)Ω杉?xì)胞的細(xì)胞骨架的重組產(chǎn)生影響。在此基礎(chǔ)上，對在靜態(tài)和動態(tài)圖形上生長的干細(xì)胞進(jìn)行了免疫熒光染色以及rtPCR檢測，發(fā)現(xiàn)動態(tài)微圖形結(jié)構(gòu)能夠?qū)Ω杉?xì)胞的成骨和成脂分化產(chǎn)生較大的影響。最后，通過體內(nèi)的成骨實(shí)驗(yàn)，并對動態(tài)微圖形在體內(nèi)的成骨能力進(jìn)行了評價(jià)，發(fā)現(xiàn)

6、動態(tài)的正方形最能夠促進(jìn)下頜骨的修復(fù)。
　　在論文第五章，通過構(gòu)建動態(tài)可調(diào)的微溝槽結(jié)構(gòu)來控制干細(xì)胞的分化。與傳統(tǒng)靜態(tài)微圖案不同的是，動態(tài)的微圖案能夠模擬體內(nèi)的動態(tài)環(huán)境，提供一個(gè)動態(tài)力以及動態(tài)變化的基底去影響干細(xì)胞的分化。首先，制備了一種能夠在體溫附近進(jìn)行動態(tài)回復(fù)的微溝槽。拉伸微溝槽圖形后，在從32℃升高到42℃的時(shí)候，微溝槽的寬度會逐漸的變小，干細(xì)胞的形態(tài)和細(xì)胞骨架也會逐漸變得更緊湊。基因檢測以及Western Blot結(jié)果顯示，這