【摘 要】
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随着周围神经组织工程学的发展,可生物降解材料的研究具有广阔的应用前景。壳聚糖(Cs)由于其与糖胺聚糖相似的化学结构而成为神经组织工程的候选者,但由于缺乏弹性和柔韧性,经常需要与其他材料组合使用。许多天然材料也可以用于构建神经支架,例如透明质酸(HA),明胶(Gel)和胶原蛋白(Col)。通常,这些材料不适用于单独制备神经支架,因为它们很难成型,并且它们的水溶性决定了它们长时间不能在组织环境中保持单
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随着周围神经组织工程学的发展,可生物降解材料的研究具有广阔的应用前景。壳聚糖(Cs)由于其与糖胺聚糖相似的化学结构而成为神经组织工程的候选者,但由于缺乏弹性和柔韧性,经常需要与其他材料组合使用。许多天然材料也可以用于构建神经支架,例如透明质酸(HA),明胶(Gel)和胶原蛋白(Col)。通常,这些材料不适用于单独制备神经支架,因为它们很难成型,并且它们的水溶性决定了它们长时间不能在组织环境中保持单一的形状。人造合成材料也很常用于神经支架的制备,例如聚乙二醇(PEG)。然而,仅用PEG制成的支架不能轻易产生非常标准化的形状。因此,复合支架的形式通常用于改善这些材料的各种性能。碳纳米管(CNTs)复合材料对于神经组织工程和生物传感器涂层非常有吸引力。CNTs支架由于具有亲水性,粘性和生物相容性,因此是细胞外基质的出色模拟物。另一方面,CNTs可以赋予其他绝缘材料导电性,提高机械稳定性,引导神经元细胞行为并触发轴突再生。所以可通过引入多壁碳纳米管(MWCNTs)来优化复合支架的性能。因此,为了制备机械性能良好、可降解、无毒性、有优异的生物相容性的三维支架,将Cs分别和HA、Gel、Col以及PEG进行复合,制备复合材料,使其优势互补。最后,选出综合性能最好的复合支架通过引入CNTs进行优化。对此,本文利用不同材料构建了两种神经细胞三维培养模型,具体研究内容如下:(1)采用冷冻干燥法制备了Cs/透明质酸(HA)/明胶(Gel),Cs/胶原蛋白(Col)和Cs/聚乙二醇(PEG)复合支架,并通过SEM,力学性能,水溶胀,孔隙率和电导率对其进行了表征。与纯壳聚糖相比,其他材料的加入降低了平均孔径,但改善了复合支架的机械性能。此外,进行了MTT,活/死染色,细胞形态学和免疫荧光染色以评估大鼠嗜铬细胞瘤(PC12)细胞在Cs/HA/Gel,Cs/Col和Cs/PEG复合支架上的细胞毒性,生物相容性和分化能力。结果表明,三种基于壳聚糖的复合支架均具有良好的生物相容性,而Cs/PEG支架具有更高的细胞存活率,并且可以促进PC12细胞的黏附,增殖和分化。综上所述,在这项研究中开发的基于壳聚糖的复合支架可以作为神经组织再生的有希望的替代品。(2)通过引入多壁碳纳米管(MWCNTs)来进一步优化Cs/PEG复合支架的性能。通过冷冻干燥制备CNTs含量分别为1%,3%和5%的Cs/PEG/CNTs复合支架,然后评估其理化性质和生物相容性。SEM和杨氏模量测量表明,MWCNTs增加了孔壁的粗糙度、亲水性及弹性模量。支架的孔隙率范围为83%至96%。它在24小时内达到稳定的水溶胀状态,并随着MWCNTs浓度的增加而降低。随着MWCNTs含量的增加,支架的电导率和细胞粘附率也在不断增加。免疫荧光显示,在支架中生长的PC12细胞具有与神经细胞相似的特征。本研究通过定量实时聚合酶链反应(q RT-PCR)测量了神经细胞标志物表达的变化,发现在支架中培养的PC12细胞表达了GAP43,NGFR和Tubb3蛋白。初步研究表明,所制备的Cs/PEG/CNTs支架具有良好的生物相容性,可进一步应用于神经组织工程研究。
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