基于細(xì)菌纖維素組織工程支架的構(gòu)建、表征與生物相容性評(píng)價(jià).pdf

1、細(xì)菌纖維素（BC）是由葡糖醋桿菌屬分泌的纖維素納米纖維，其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)精細(xì)發(fā)達(dá)。因其具有獨(dú)特的多層次精細(xì)微納結(jié)構(gòu)，故它對(duì)液體和氣體的透過(guò)率高，并且具有高結(jié)晶度、聚合度的特性以及良好的機(jī)械性能，同時(shí)吸水性和保水性能優(yōu)異，在濕態(tài)下可進(jìn)行原位加工成型。以上優(yōu)異的綜合性能使細(xì)菌纖維素應(yīng)用于特殊領(lǐng)域，尤其作為醫(yī)用支架材料。本文旨在描述利用細(xì)菌纖維素生成過(guò)程中葡糖醋桿菌運(yùn)動(dòng)的可控性，生物合成了平面、管式及圖案化的的細(xì)菌纖維素組織工程支架，并分析其理

2、化性質(zhì)，同時(shí)還通過(guò)細(xì)胞和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了其生物相容性及生物安全性。綜上結(jié)果表明細(xì)菌纖維素作為生物醫(yī)用材料在組織工程領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
　　首先，使用葡糖醋桿菌作為細(xì)菌纖維素合成的功能菌種。利用葡糖醋桿菌好氧性的特性，采用錐形瓶、PDMS管式模具和圖案化瓊脂糖三種模具，通過(guò)對(duì)氧氣供應(yīng)、宏觀表觀外形和有序微觀結(jié)構(gòu)的控制，成功獲得了平面、管式及圖案化的納米纖維素材料。結(jié)果表明模板可有效調(diào)控葡糖醋桿菌分泌納米纖維素的方向和織態(tài)結(jié)構(gòu)，并

3、可原位合成復(fù)雜形狀的細(xì)菌纖維素材料。然后，我們進(jìn)一步分析了三種培養(yǎng)方式獲得的細(xì)菌纖維素的理化性質(zhì)。傅立葉紅外檢測(cè)的結(jié)果表明，合成的平面細(xì)菌纖維素有著C=O、C-H、O-H等特征峰；X衍射結(jié)果得到16 o和22.75 o的衍射特征峰，它們也代表了平面細(xì)菌纖維素的I型晶型結(jié)構(gòu)；通過(guò)熱失重分析表明平面細(xì)菌纖維素在體內(nèi)37℃的環(huán)境中能保持足夠穩(wěn)定；力學(xué)測(cè)試證實(shí)管式細(xì)菌纖維素的彈性模量可達(dá)3.94±0.12 MPa，與實(shí)體血管相當(dāng)；此外，通過(guò)原子

4、力顯微鏡（AFM）和掃描電鏡（SEM）得到的結(jié)果表明圖案化細(xì)菌纖維素纖維的取向具有誘導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)的趨向。
　　最后，我們對(duì)以上三種培養(yǎng)方式的到的細(xì)菌纖維素進(jìn)行生物相容性分析。通過(guò)血液相容性測(cè)試，平面細(xì)菌纖維素的體外動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間大于60分鐘，溶血率小于1％，可以初步判斷材料具有較佳的血液相容性；通過(guò)骨、血管、神經(jīng)和腸組織工程的種子細(xì)胞，在平面細(xì)菌纖維素（種植人脂肪干細(xì)胞）、管式細(xì)菌纖維素（種植人血管內(nèi)皮細(xì)胞、人血管平滑肌細(xì)胞和人血管成

5、纖維細(xì)胞）和圖案化細(xì)菌纖維素（種植鼠腸道神經(jīng)元細(xì)胞和鼠腸道平滑肌細(xì)胞、鼠大腦神經(jīng)元細(xì)胞）上貼壁粘附生長(zhǎng)情況的CCK-8增殖測(cè)試發(fā)現(xiàn)各類(lèi)細(xì)胞可以在細(xì)菌纖維素表面完成完整的生長(zhǎng)周期。在對(duì)各類(lèi)細(xì)胞的特異性染色觀察中，各類(lèi)細(xì)胞標(biāo)志物均在細(xì)菌纖維素表面有陽(yáng)性表現(xiàn)，表明細(xì)菌纖維素對(duì)細(xì)胞的粘附、增殖和遷移有著一定的引導(dǎo)作用；另外，通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)細(xì)菌纖維素在動(dòng)物體內(nèi)不會(huì)引起動(dòng)物的免疫反應(yīng)，且表現(xiàn)出對(duì)缺損器官良好的修復(fù)輔助性能。
　　基于細(xì)菌纖維