【摘 要】
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液晶态是生物体内普遍存在的物质状态,也是机体内许多组织和结构形成的基础,对维持生命系统的正常功能具有非常重要的意义。胆甾醇是细胞膜的重要组成成分,是维持细胞膜稳定性及液晶结构的关键因素,其衍生物是具有良好生物相容性的液晶(LC)材料,特别是胆甾醇酯类液晶因具有良好的生物相容性而被广泛应用于细胞传感器、组织工程支架等组织工程领域。因此,从仿生角度构建液晶态生物材料,将与生命结构及特性类似的胆甾醇酯液
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液晶态是生物体内普遍存在的物质状态,也是机体内许多组织和结构形成的基础,对维持生命系统的正常功能具有非常重要的意义。胆甾醇是细胞膜的重要组成成分,是维持细胞膜稳定性及液晶结构的关键因素,其衍生物是具有良好生物相容性的液晶(LC)材料,特别是胆甾醇酯类液晶因具有良好的生物相容性而被广泛应用于细胞传感器、组织工程支架等组织工程领域。因此,从仿生角度构建液晶态生物材料,将与生命结构及特性类似的胆甾醇酯液晶与缺乏生物相容性的左旋聚乳酸(PLLA)结合,这将成为骨组织工程领域极具前景的新型仿生材料。为更好地模拟体内组织培养的微环境,基于生物材料仿生设计的概念,本研究以胆甾醇油醇碳酸酯(COC)和胆甾醇壬酸酯(CP)为原料,通过两相共混制得不同浓度梯度的热致型胆甾醇酯二元共混液晶COC/CP。研究结果表明,当CP浓度低于60%(wt)时,COC/CP在人体生理温度下处于液晶态,克服了单一液晶在人体生理温度时无法处于液晶态这一缺点,更加真实的模拟了人体组织培养微环境;COC/CP的液晶织构及相转变温度随CP的浓度改变而变化,当CP浓度增大时,COC/CP的液晶相转变温度逐渐升高,且胆甾型螺旋织构越来越明显;当CP浓度为30%(wt)时,COC/CP在37℃时处于液晶态,对外界温度的变化特别灵敏,具有热响应性。体外细胞实验结果显示,与细胞爬片相比,COC/CP能明显促进前成骨细胞(MC3T3-E1)的粘附、迁移和增殖,表明该液晶基质更好地模拟了体内组织培养的微环境。PLLA材料表面由于缺乏活性官能团导致其细胞相容性不足,为了提高PLLA的细胞相容性,更好的将其应用于骨组织工程,同时也为COC/CP液晶找到一个力学性能良好的载体,本论文用LC-30%CP液晶改性PLLA,通过溶液浇铸法制得具有液晶基底的PLLA/LC复合膜。研究结果表明PLLA/LC复合膜表面液晶分布均匀,不存在明显的相分离结构,且在37℃时处于液晶态,对外界的信号具有热响应性。PLLA/LC复合膜表面密实,中间有分布均匀的孔隙结构,在物理结构上与天然骨组织材料相似。LC-30%CP促进了MC3T3-E1与材料之间的相互作用,PLLA-30%LC复合膜的细胞相容性优于其他复合膜。为探究PLLA/LC复合膜作为骨组织修复材料的可行性,本研究探讨了PLLA/LC复合膜上对鼠源骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的促进作用,随后通过SD大鼠颅骨缺损模型研究了PLLA/LC复合膜促进颅骨修复和再生的作用效果。研究结果表明,与PLLA相比PLLA-30%LC复合膜具有显著促进BMSCs向成骨细胞分化和颅骨修复及再生的作用。综上所述,本文制备了一种在人体生理温度下处于液晶态的COC/CP二元共混液晶,并将其与PLLA结合制得了热响应的PLLA/LC复合膜。该复合膜的物理结构和化学性能与天然骨组织材料高度相似,能够更好地模拟生物体内组织培养微环境,具有显著的促进骨组织修复和再生的作用,在生物医学工程领域具有良好的应用前景。
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