發(fā)布時(shí)間：2020-09-30 13:24

　　 膠體凝膠(Colloidal gels)是典型的軟物質(zhì)材料。與傳統(tǒng)水凝膠由連續(xù)高分子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成不同,膠體凝膠是由不連續(xù)的膠體顆粒組成的、具有特殊粘彈性特點(diǎn)的新型凝膠。通過(guò)引入可逆的膠體間作用,可賦予膠體凝膠自修復(fù)的特性,因而在可注射醫(yī)用填充材料、生物3D打印墨水等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。然而,通常膠體凝膠力學(xué)性能偏弱,難以滿足承重組織/器官修復(fù)的要求,限制了其應(yīng)用前景。在這里,我們提出了一種基于雙網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)合成高度強(qiáng)膠體凝膠的新策略。引入聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)作為具有高機(jī)械強(qiáng)度的連續(xù)相以與作為分散相的自修復(fù)膠體網(wǎng)絡(luò)協(xié)作。膠體網(wǎng)絡(luò)能夠消散破壞性能量,聚合物網(wǎng)絡(luò)保持結(jié)構(gòu)完整性。通過(guò)雙網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),膠體凝膠的機(jī)械性能得到顯著提高。通過(guò)使用共聚焦顯微鏡,我們分析膠體網(wǎng)絡(luò)的微觀結(jié)構(gòu),并觀察結(jié)構(gòu)特征對(duì)凝膠的粘彈性的影響。這使我們可以通過(guò)調(diào)整制備參數(shù)來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化凝膠的機(jī)械行為。具體而言,可以實(shí)現(xiàn)具有1.6 MPa的楊氏模量和250%的斷裂應(yīng)變的高強(qiáng)度膠體凝膠。我們進(jìn)一步證明,雙網(wǎng)絡(luò)膠體凝膠可以用作可打印的細(xì)胞外基質(zhì)以用于3D構(gòu)建細(xì)胞組織模擬物。將大鼠骨髓基質(zhì)干細(xì)胞混合在凝膠中并印刷成具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的支架,其允許細(xì)胞附著、擴(kuò)散、增殖和成骨分化�？偠灾�,我們?cè)谶@里通過(guò)開發(fā)一類具有增強(qiáng)的機(jī)械性能,可印刷性和生物相容性的膠體凝膠,這在組織工程和再生醫(yī)學(xué)中具有巨大的應(yīng)用潛力。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O648.17
【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 三維生物打印技術(shù)
    1.2 物理水凝膠的分類
        1.2.1 超分子水凝膠
            1.2.1.1 離子與配位相互作用
            1.2.1.2 氫鍵相互作用
            1.2.1.3 主客體和芳香性供體受體相互作用
        1.2.2 高分子水凝膠
            1.2.2.1 天然多糖高分子
            1.2.2.2 蛋白質(zhì)
            1.2.2.3 合成高分子
        1.2.3 膠體凝膠
            1.2.3.1 明膠納米顆粒
            1.2.3.2 二氧化硅納米粒子和鋰皂石基水凝膠
            1.2.3.3 碳納米管和石墨烯納米片
            1.2.3.4 金納米顆粒
    1.3 3D打印生物墨水的流變特征
    1.4 雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠研究現(xiàn)狀
    1.5 本研究的目的、意義及內(nèi)容
        1.5.1 研究的目的和意義
        1.5.2 研究的內(nèi)容
        1.5.3 創(chuàng)新點(diǎn)
2 雙網(wǎng)絡(luò)膠體凝膠的制備與表征
    2.1 前言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 材料與儀器
        2.2.2 明膠納米微球的制備
        2.2.3 熒光明膠納米微球的制備
        2.2.5 納米微球尺寸和表面電荷的表征
        2.2.6 聚乙二醇二丙烯酸酯的制備
        2.2.7 核磁共振波譜測(cè)試
        2.2.8 膠體凝膠的體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算
        2.2.9 膠體凝膠微觀結(jié)構(gòu)觀察
        2.2.10 凝膠結(jié)構(gòu)分析
        2.2.11 膠體凝膠流變測(cè)試
        2.2.12 傅里葉變換紅外光譜測(cè)試
        2.2.13 膠體凝膠網(wǎng)絡(luò)斷面掃描電鏡觀察
        2.2.14 流變測(cè)試
        2.2.15 壓縮測(cè)試
        2.2.16 拉伸測(cè)試
    2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        2.3.1 明膠納米顆粒的制備
        2.3.2 聚乙二醇二丙烯酸酯的制備
        2.3.3 膠體凝膠微觀結(jié)構(gòu)
        2.3.4 膠體凝膠力學(xué)流變數(shù)據(jù)
        2.3.5 膠體凝膠力學(xué)強(qiáng)度
    2.4 本章小結(jié)
3 3D生物打印膠體凝膠支架及其生物學(xué)評(píng)價(jià)
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 試劑與儀器
        3.2.2 膠體凝膠的3D生物打印
        3.2.3 打印支架溶脹率測(cè)試
        3.2.4 細(xì)胞提取
        3.2.5 細(xì)胞培養(yǎng)
        3.2.6 三維打印膠體凝膠支架培養(yǎng)間充質(zhì)干細(xì)胞
        3.2.7 熒光活性染色
        3.2.8 細(xì)胞增值檢測(cè)
        3.2.9 FTIR傅里葉變換光譜測(cè)試
        3.2.10 3D打支架掃描電鏡觀察
        3.2.11 植入膠體凝膠制備
        3.2.12 SD大鼠皮下植入
        3.2.13 石蠟切片
        3.2.14 蘇木精伊紅染色
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論
        3.3.1 膠體凝膠打印支架宏觀性能和力學(xué)分析
        3.3.2 膠體凝膠支架三維細(xì)胞培養(yǎng)
        3.3.3 礦化分析
        3.3.4 皮下植入降解性能
    3.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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本文編號(hào)：2830895