【摘要】：第一部分一種可注射且具有熒光特性和細(xì)胞粘附性的3D絲膠蛋白水凝膠應(yīng)用于再生醫(yī)學(xué)的研究 目的：探索天然的絲膠蛋白在組織工程與再生醫(yī)學(xué)中的潛在應(yīng)用及價(jià)值。 方法：我們采用LiBr方法從家蠶絲素缺失型家蠶品種(185ND-s)中分離絲膠蛋白。再將絲膠蛋白與交聯(lián)劑戊二醛交聯(lián)制備絲膠水凝膠。然后對(duì)絲膠蛋白水凝膠的理化特性和生物相容性以及緩釋藥物功能進(jìn)行了系統(tǒng)的表征及研究。根據(jù)材料的特征探討了該水凝膠在組織工程與再生醫(yī)學(xué)中的潛在應(yīng)用及價(jià)值。 結(jié)果：我們從絲素缺失突變型蠶繭中成功分離出了天然結(jié)構(gòu)未破壞的絲膠蛋白并制備了共價(jià)交聯(lián)的三維絲膠蛋白水凝膠。該水凝膠具有可注射性,便于微創(chuàng)植入體內(nèi)；具有熒光特性,可用于生物成像和體內(nèi)跟蹤;另外,該水凝膠具有優(yōu)良的細(xì)胞粘附性,可以有效地促進(jìn)細(xì)胞粘附、增殖和各種細(xì)胞的長期存活；絲膠蛋白水凝膠具有很好的控釋生物因子的功能；水凝膠還擁有良好的彈性、高孔隙率和pH依賴降解特性。這些特性都是絲膠蛋白水凝膠作為細(xì)胞和藥物載體的優(yōu)勢。 結(jié)論：該絲膠蛋白水凝膠在組織工程與再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的用途。 第二部分具有熒光特性的絲膠-海藻酸鹽互穿雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠用于細(xì)胞和藥物遞送載體的研究 目的：為了改善海藻酸鹽水凝膠的性質(zhì),如機(jī)械強(qiáng)度、藥物緩釋能力和細(xì)胞粘附性等。 方法：本研究引入了互穿網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)理念,采用天然的絲膠蛋白(從絲素缺失型家蠶蠶繭185Nd-s中分離而來)與海藻酸鹽在交聯(lián)劑戊二醛和氯化鈣的同時(shí)作用下制備了互穿雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠。采用掃描電子顯微鏡觀察了凍干的水凝膠微觀結(jié)構(gòu)；水凝膠的孔隙率山液體置換方法得到；采用傅里葉紅外光譜儀檢測了絲膠蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化;水凝膠的機(jī)械性能由萬能材料測試機(jī)測試；水凝膠的膨脹和降解由稱重方法獲得；藥物緩釋采用HRP作為模式藥物進(jìn)行評(píng)估：水凝膠的熒光和互穿雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由熒光顯微鏡和激光共聚焦顯微觀察得到;水凝膠的體內(nèi)跟蹤實(shí)驗(yàn)由小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)實(shí)施；水凝膠的細(xì)胞粘附性和水凝膠促進(jìn)細(xì)胞增殖、遷移和長期存活的實(shí)驗(yàn)由CCK8、觀察和細(xì)胞計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)等分析方法實(shí)現(xiàn)。 結(jié)果：(1)我們成功地制備了絲膠蛋白-海藻酸鹽互穿雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠。(2)該復(fù)合水凝膠具有熒光特性,便于體內(nèi)跟蹤與檢測。(3)水凝膠的彈性模量,降解和藥物緩釋動(dòng)力學(xué)均可通過改變絲膠蛋白和海藻酸鹽的比例在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。(4)復(fù)合水凝膠具有高孔隙率特征。(5)復(fù)合水凝膠具有良好的生物相容性,適于作為細(xì)胞外基質(zhì),可以長期支持細(xì)胞的存活、增殖與遷移。 結(jié)論：本研究揭示了絲膠蛋白-海藻酸鹽水凝膠可作為細(xì)胞或藥物遞送的多功能平臺(tái)用于各種組織再生。本研究同時(shí)也為進(jìn)一步探索絲膠用于和別的材料復(fù)合制備互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改善相關(guān)材料的性質(zhì)提供了一種設(shè)計(jì)理念。
[Abstract]:Part 1 A injectable 3D sericin hydrogel with fluorescent properties and cell adhesion for regenerative medicine
Objective: To explore the potential application and value of natural sericin in tissue engineering and regenerative medicine.
METHODS: Sericin was isolated from silkworm silkworm (185ND-s) by LiBr method. Sericin hydrogels were prepared by crosslinking sericin with glutaraldehyde. The physicochemical and biocompatibility of sericin hydrogels and the function of sustained-release drugs were characterized and studied. The potential application and value of the hydrogel in tissue engineering and regenerative medicine were discussed.
RESULTS: We successfully isolated unstructured sericin from silk fibroin-deficient mutant cocoons and prepared a covalently crosslinked three-dimensional sericin hydrogel. The hydrogel is injectable and easy to be implanted in vivo. It has fluorescent properties and can be used for bioimaging and in vivo tracking. Good cell adhesion can effectively promote cell adhesion, proliferation and long-term survival of various cells; sericin hydrogels have good function of controlling release of biological factors; hydrogels also have good elasticity, high porosity and pH-dependent degradation characteristics. These characteristics are sericin hydrogels as cell and drug carriers. The advantage.
Conclusion: the sericin hydrogel is widely used in tissue engineering and regenerative medicine.
Part II Sericin-alginate interpenetrating double-network hydrogels with fluorescent properties for cell and drug delivery
OBJECTIVE: To improve the properties of alginate hydrogels, such as mechanical strength, drug release and cell adhesion.
METHODS: Introducing the design concept of interpenetrating network (IPN), IPN hydrogels were prepared by using natural sericin protein (isolated from silk fibroin-deficient silkworm cocoon 185 Nd-s) and alginate in the presence of crosslinking agent glutaraldehyde and calcium chloride. The mechanical properties of the hydrogel were tested by universal material testing machine; the swelling and degradation of the hydrogel were obtained by weighing method; the sustained release of the drug was evaluated by HRP as a model drug. The fluorescence and interpenetrating double network structures of the hydrogels were observed by fluorescence microscopy and laser confocal microscopy; the in vivo tracking experiments of the hydrogels were performed by a small animal imaging system; the experiments of cell adhesion and hydrogels promoting cell proliferation, migration and long-term survival were analyzed by CCK8, observation and cell counting statistics. Method implementation.
Results: (1) We successfully prepared the sericin-alginate interpenetrating double-network hydrogel. (2) The composite hydrogel has fluorescence characteristics and is easy to track and detect in vivo. (3) The elastic modulus, degradation and drug release kinetics of the hydrogel can be adjusted by changing the ratio of sericin to alginate in a certain range. (5) Composite hydrogels have good biocompatibility and can be used as extracellular matrix to support cell survival, proliferation and migration for a long time.
CONCLUSION: This study reveals that sericin-alginate hydrogel can be used as a multifunctional platform for cell or drug delivery for tissue regeneration.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R318.08

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