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用于神经修复的自组装材料及导电材料的研究

作　者: 徐海星
导　师: 闫玉华
学　校: 武汉理工大学
专　业: 生物材料学
关键词: 周围神经 聚乳酸 壳聚糖 硫酸软骨素 静电自组装 聚吡咯 导电复合材料
分类号: R318.08
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


论文研究用于周围神经修复用的静电自组装聚乳酸/硫酸软骨素/壳聚糖（PDLLA/CS/CHS）复合材料和聚吡咯/聚乳酸（PPY/PDLLA）导电复合材料。论文从细胞外基质材料的仿生分子设计以及细胞相容性表面设计思想出发,将静电自组装技术应用到生物医用材料的表面设计与修饰中,设计具有一定的模拟细胞外基质成分的具有较高生物相容性表面。采用静电自组装及真空冷冻干燥技术,成功地制备了聚乳酸/硫酸软骨素/壳聚糖复合材料。利用硫酸软骨素、壳聚糖等天然高分子的优势,较好地克服了PDLLA自身的缺点。研究了其体外降解性能及细胞相容性,探索了其在大鼠坐骨神经修复中的应用。在PDLLA表面吸附聚阳离子己二胺引入正电荷,然后通过硫酸软骨素/壳聚糖阴阳离子对构建自组装多层膜,多层膜经真空冷冻干燥制得静电自组装复合材料,并经EDAC交联,将神经生长因子-NGF固定在复合材料的表面。用紫外-可见光谱法跟踪了自组装过程。用全反射付立叶红外光谱、扫描电子显微镜、接触角测定仪、X射线能谱仪及原子力显微镜等进行表征。并对复合材料的亲水性及力学性能进行了测试。紫外-可见光谱法研究结果表明硫酸软骨素/壳聚糖组装量与组装层数呈线性关系增长;原子力测试显示通过控制组装层数可以改变硫酸软骨素/壳聚糖多层膜结构;扫描电镜观察显示多层膜具有不对称结构:PDLLA层致密,具有纳米级的孔结构;自组装层疏松,具有微米级的孔结构;XPS测试结果显示通过静电自组装已成功地将硫酸软骨素/壳聚糖固定在PDLLA的表面;接触角测试结果显示亲水性随着自组装层数的增多而增加,较好的改善了PDLLA疏水性的缺点。体外降解实验及细胞相容性实验表明:经自组装后改善了材料的细胞相容性、提高了材料的降解性、材料具有的组分利于细胞黏附、生长。以PDLLA/CS/CHS复合材料、PDLLA/CS/CHS/NGF复合材料（PDLLA/CS/CHS/NGF）及PDLLA和自体神经进行大鼠坐骨神经缺损修复实验。手术后3、6个月后分别取材。电生理检测、组织学观察、再生神经纤维形态图像分析、免疫组化分析、微观形貌观察等综合研究分析的结果显示:①PDLLA/CS/CHS复合材料降解明显,较之PDLLA,具有较好的降解性能,3个月时结缔组织包绕材料,材料不完整、呈岛状,6个月时材料呈碎片,明显降解。②PDLLA/CS/CHS复合材料具有较好的促神经生长作用,促进神经生长明显优于单一材料（聚乳酸）具有显著性差异,与自体神经移植效果相当,无显著性差异。3个月时再生神经生长良好呈椭圆形,神经外膜明显,从近端长向远端,雪旺细胞丰富;6个月时再生神经外形完整,新生神经较3个月的粗大、雪旺细胞成熟。③PDLLA/CS/CHS/NGF复合材料促神经再生作用最好,优于PDLLA/CS/CHS复合材料及PDLLA,有显著性差异;稍优于自体神经移植效果,但无显著性差异。论文对导电高分子复合材料促进周围神经修复进行了研究。以FeCl3为氧化剂和掺杂剂,以十二烷基磺酸钠（SDS）为乳化剂,利用乳液聚合法制备了用于周围神经修复的聚吡咯（PPY）/聚乳酸（PDLLA）多孔导电复合材料。利用SEM、XPS、霍尔效应测试系统观察材料表面的微观形貌、测试材料的结构特征及材料的导电性能。结果表明这种复合物既具备了聚乳酸的无毒、无刺激、生物相容性好,有良好的可降解性及生物可吸收性,同时又具备了聚吡咯的生物相容性和导电性。动物实验表明导电复合材料具有较好的生物相容性,聚吡咯在降解过程中逐渐失去网络状结构,且较之植入前含量有所减少,呈微粒状分散在PDLLA中;6个月时,较之3个月,材料降解更为明显,神经生长趋于成熟,结缔组织更为致密,修复神经效果与PDLLA相比具有显著性差异,表明导电复合材料具有一定的促神经再生作用。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第1章 绪 论  12-38
  1.1 周围神经损伤与修复研究进展  12-25
    1.1.1 神经结构及神经损伤  12-14
    1.1.2 周围神经再生  14-25
  1.2 静电自组装研究进展  25-30
    1.2.1 多层膜的结构  27-28
    1.2.2 多层膜组装影响因素  28-29
    1.2.3 多层膜表征  29-30
  1.3 导电聚合物及导电聚吡咯的研究进展  30-35
    1.3.1 导电聚合物的研究进展  31-33
    1.3.2 导电聚吡咯的研究进展  33-35
  1.4 论文选题的目的及其主要研究内容  35-38
第2章 静电自组装复合材料的制备与表征  38-59
  2.1 材料设计  38-43
    2.1.1 自组装技术  38-39
    2.1.2 材料筛选  39-43
  2.2 实验部分  43-45
    2.2.1 试剂、材料与设备  43-44
    2.2.2 静电自组装复合材料的制备  44-45
    2.2.3 结构形貌观察  45
    2.2.4 力学性能测定  45
    2.2.5 静态水接触角测定  45
  2.3 实验结果  45-51
    2.3.1 UV-VIS分析  45-46
    2.3.2 ATR-FT-IR分析  46-47
    2.3.3 XPS分析  47-48
    2.3.4 形貌分析  48-50
    2.3.5 力学性能测试  50
    2.3.6 亲/疏水性评价  50-51
  2.4 讨论  51-57
    2.4.1 结构设计  51-52
    2.4.2 静电自组装复合材料的制备  52-57
  2.5 本章小结  57-59
第3章 静电自组装复合材料细胞相容性实验  59-71
  3.1 引言  59
  3.2 实验仪器和试剂  59-60
    3.2.1 仪器  59-60
    3.2.2 试剂  60
  3.3 实验方法  60-63
    3.3.1 培养基和试剂的配制  60-61
    3.3.2 雪旺细胞培养和纯化  61
    3.3.3 雪旺细胞MTT实验  61-62
    3.3.4 静电自组装复合材料MTT实验  62-63
    3.3.5 材料表面雪旺细胞生长情况观察  63
  3.4 实验结果  63-67
    3.4.1 雪旺细胞培养和纯化的结果  63-65
    3.4.2 雪旺细胞生长曲线  65-66
    3.4.3 雪旺细胞与静电自组装复合材料MTT实验结果  66-67
    3.4.4 静电自组装复合材料与雪旺细胞显微镜观察  67
  3.5 讨论  67-70
    3.5.1 雪旺细胞的培养与纯化  67-69
    3.5.2 评价人工神经支架材料的方法  69-70
  3.6 本章小结  70-71
第4章 静电自组装复合材料体外降解实验  71-85
  4.1 引言  71-72
  4.2 实验材料与仪器  72
    4.2.1 材料  72
    4.2.2 仪器  72
  4.3 降解实验方法  72-74
    4.3.1 pH值的测定  73-74
    4.3.2 材料的失重率测定  74
    4.3.3 材料的分子量测定  74
    4.3.4 材料降解产物X射线衍射分析  74
    4.3.5 材料结构(SEM形貌)观察  74
  4.4 结果  74-80
    4.4.1 降解介质pH值的变化  74-75
    4.4.2 材料失重率变化  75-76
    4.4.3 材料分子量的变化  76-77
    4.4.4 X-射线衍射(XRD)分析  77-78
    4.4.5 形貌观察  78-80
  4.5 讨论  80-84
    4.5.1 聚乳酸及壳聚糖的降解特点  80-82
    4.5.2 实验材料降解机理  82-84
  4.6 本章小结  84-85
第5章 静电自组装复合材料修复大鼠坐骨神经缺损的动物实验研究  85-101
  5.1 引言  85
  5.2 实验材料与方法  85-87
    5.2.1 动物和分组  85
    5.2.2 实验方法  85-87
  5.3 实验结果  87-99
    5.3.1 大体观察  87-88
    5.3.2 电生理  88-89
    5.3.3 小腿三头肌湿重恢复率  89
    5.3.4 组织学观察  89-96
    5.3.5 统计学分析  96-97
    5.3.6 材料体内降解  97-99
  5.4 讨论  99-100
  5.5 本章小结  100-101
第6章 聚吡咯/聚乳酸(PPY/PDLLA)导电复合材料的研究  101-116
  6.1 引言  101-102
  6.2 实验材料与方法  102-103
    6.2.1 试剂、材料与仪器  102
    6.2.2 聚吡咯/聚乳酸(PPY/PDLLA)导电复合材料的制备  102-103
    6.2.3 聚吡咯/聚乳酸(PPY/PDLLA)导电复合材料的表征  103
  6.3 动物实验  103
    6.3.1 动物和分组  103
    6.3.2 方法  103
  6.4 结果  103-112
    6.4.1 ATR-FT-IR  103-104
    6.4.2 SEM  104-106
    6.4.3 导电性能  106
    6.4.4 大体观察  106-107
    6.4.5 电生理  107
    6.4.6 小腿三头肌湿重恢复率  107-108
    6.4.7 组织学观察  108-111
    6.4.8 统计学分析  111-112
  6.5 讨论  112-115
    6.5.1 复合材料的制备  112-113
    6.5.2 动物实验  113-115
  6.6 小结  115-116
第7章 结论  116-118
  7.1 主要结论  116-117
  7.2 问题与展望  117-118
参考文献  118-132
致谢  132-133
附录:攻读博士期间发表的论文及申请的专利  133

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中图分类: > 医药、卫生 > 基础医学 > 医用一般科学 > 生物医学工程 > 一般性问题 > 生物材料学
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