本文選題：石墨烯膜　切入點(diǎn)：殼聚糖支架　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：組織再生工程關(guān)乎人類自身健康和生活質(zhì)量,一直是科學(xué)界研究的重要領(lǐng)域。作為交叉學(xué)科,組織再生工程需要在遵從生命科學(xué)、工程學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)的基本原則和方法的基礎(chǔ)上,研究開發(fā)能夠全部或者部分恢復(fù)患者缺失病變器官組織功能的新技術(shù)。其中,作為要素之一的支架材料,一直是科學(xué)研究者們關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。在過(guò)去的幾十年里,材料科學(xué)家們不斷的努力,已經(jīng)開發(fā)出了具有多種性質(zhì)的新型支架。殼聚糖作為一種具有高分子量的天然聚陽(yáng)離子聚合物材料,可以通過(guò)甲殼素的脫乙�；瘉�(lái)制備。殼聚糖不僅原料來(lái)源廣泛,而且具有諸多特殊的性質(zhì),因此在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛研究應(yīng)用。首先,采用傳統(tǒng)的冷凍干燥技術(shù)可以將殼聚糖制備成為具有連通孔結(jié)構(gòu)的多孔支架;其次,殼聚糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其易于修飾,能夠通過(guò)具有pH依賴性的靜電相互作用與聚陰離子物質(zhì)非共價(jià)連接。此外,殼聚糖生物可降解,而且生物相容性好、人體免疫抗原性低、具有良好的廣譜抗菌性。作為組織工程支架,三維多孔殼聚糖存在力學(xué)性能低、穩(wěn)定性差的問(wèn)題,往往難以承擔(dān)高負(fù)重結(jié)構(gòu),限制了在軟骨、骨一體化方面的應(yīng)用。21世紀(jì)被人們稱之為“碳世紀(jì)”,石墨烯作為碳材料家族的一位重量級(jí)成員,在世界舞臺(tái)上大展拳腳,是當(dāng)之無(wú)愧的材料科學(xué)界明星。石墨烯因其獨(dú)特的物理化學(xué)和生物學(xué)特性,不僅在能源、電子和復(fù)合材料等領(lǐng)域得到廣泛研究與應(yīng)用,近些年來(lái),在生物醫(yī)學(xué)各個(gè)領(lǐng)域,包括作為組織工程支架材料方面的應(yīng)用研究也越來(lái)越受到科研人員的關(guān)注。作為二維基底的涂層材料,石墨烯及其衍生物呈現(xiàn)出很好的細(xì)胞相容性,支持哺乳動(dòng)物細(xì)胞黏附、增殖以及分化行為;然而作為三維結(jié)構(gòu)的改性涂層的研究鮮見報(bào)道。相比于二維結(jié)構(gòu),細(xì)胞在三維多孔網(wǎng)絡(luò)立體支架中更易于細(xì)胞養(yǎng)分傳輸和代謝產(chǎn)物的排泄,是細(xì)胞生長(zhǎng)的理想結(jié)構(gòu)。石墨烯具有易于通過(guò)共價(jià)或非共價(jià)作用與其它材料相互作用的特性,從而形成具有新奇結(jié)構(gòu)、形貌及性質(zhì)的復(fù)合材料,實(shí)現(xiàn)調(diào)控多種生物學(xué)過(guò)程的功用。為此,本論文設(shè)想將化學(xué)修飾的石墨烯涂覆于三維多孔殼聚糖孔壁上,充分發(fā)揮石墨烯大表面積和形貌特點(diǎn),以及優(yōu)異的力學(xué)性能和生物學(xué)特性,實(shí)現(xiàn)對(duì)殼聚糖支架基體的改性。本論文的結(jié)構(gòu)安排如下:論文第二章主要介紹了采用浸漬法和熱還原方法,制備化學(xué)修飾的石墨烯與三維殼聚糖的復(fù)合支架,并對(duì)材料的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,石墨烯膜成功地涂覆在了基體表面,在不改變殼聚糖基體成分及結(jié)構(gòu)的前提下,成倍增加了基體的抗壓強(qiáng)度,改變了基體表面的微觀形貌。在第二章的基礎(chǔ)上,論文的第三章對(duì)所制備的復(fù)合支架進(jìn)行了細(xì)胞相容性和生物可降解特性的評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:無(wú)論是純殼聚糖支架,還是石墨烯修飾的支架,均具有很好的細(xì)胞相容性;石墨烯涂層更加有助于哺乳細(xì)胞的生長(zhǎng),并且細(xì)胞的生長(zhǎng)狀況呈現(xiàn)出與石墨烯涂層厚度相關(guān)的變化規(guī)律。在生理鹽水中,所有支架組均能長(zhǎng)期保持較穩(wěn)定狀態(tài),石墨烯改性的殼聚糖支架更加穩(wěn)定。由于殼聚糖的分子量等均會(huì)影響其生物學(xué)性質(zhì),論文第四章初步研究了殼聚糖分子量及溶液濃度對(duì)三維支架物理化學(xué)性質(zhì)的影響情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,分子量的增加以及殼聚糖溶液濃度的提高均會(huì)導(dǎo)致殼聚糖分子混亂度的升高,從而引起結(jié)晶度的下降。在相同的分子量下,隨著殼聚糖溶液濃度的升高,殼聚糖的孔隙率以及吸水率均出現(xiàn)不同程度的下降�？偟膩�(lái)講,本論文基于石墨烯基材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、形貌及物理化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì),采用所提出的低溫階梯熱還原技術(shù),制備了具有表面改性涂層的三維多孔殼聚糖支架的表面改性涂層。研究結(jié)果表明,化學(xué)修飾的石墨烯膜可以有效提高殼聚糖支架的抗壓強(qiáng)度。相比于支架單體,種植于復(fù)合支架的哺乳動(dòng)物細(xì)胞具有更高的活性。
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【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O636.1;R318.08

【參考文獻(xiàn)】

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1 賈治彬;智偉;李金雨;盧曉英;劉劍陽(yáng);盛露瑤;許韜韜;段可;屈樹新;翁杰;;羥基磷灰石基多孔復(fù)合支架的制備及其表征[J];功能材料;2014年18期

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本文編號(hào)：1558380