【摘要】：細(xì)胞與微納結(jié)構(gòu)材料之間的相互作用是材料科學(xué)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。材料的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)細(xì)胞的行為具有非常重要的調(diào)控作用,繼而影響到細(xì)胞的黏附、增殖、遷移和分化等細(xì)胞行為和功能。通常材料表面的性質(zhì)可以分為化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)。對(duì)材料表面進(jìn)行化學(xué)基團(tuán)修飾,可以改變細(xì)胞的黏附行為等,但細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境仍局限于二維平面。物理修飾不僅可以調(diào)節(jié)細(xì)胞黏附排列等行為,甚至可提供細(xì)胞培養(yǎng)的三維環(huán)境。目前改變材料表面物理形貌的方法有自組裝技術(shù)、電子束刻蝕、納米壓印技術(shù)等。近些年來(lái),由于自組裝技術(shù)和光刻微加工技術(shù)可以在微納米尺度范圍內(nèi)制備多尺寸多功能的微結(jié)構(gòu),因此越來(lái)越多應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)領(lǐng)域。本論文結(jié)合自組裝和光刻技術(shù),構(gòu)建二維及三維有序微納結(jié)構(gòu)材料,并用于細(xì)胞培養(yǎng)。研究?jī)?nèi)容如下:(1)利用自組裝方法,制備出微納多孔有序結(jié)構(gòu)材料;進(jìn)而再通過(guò)拉伸作用,獲得孔穴變形的有序結(jié)構(gòu)材料;通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)孔穴形貌對(duì)細(xì)胞形貌和細(xì)胞排列產(chǎn)生誘導(dǎo),探討了不同拉伸倍數(shù)對(duì)細(xì)胞的取向排列誘導(dǎo)情況,拉伸倍數(shù)越高細(xì)胞定向排列越明顯;在此基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)不同孔穴形貌的有序結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行凝膠修飾的方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)細(xì)胞的黏附行為和定向排列行為的同時(shí)調(diào)控,這種材料有望為各向異性組織如心肌、血管等的研究提供一種新的方法。(2)提出了基于階躍拉伸法制備有序結(jié)構(gòu)材料的方法,通過(guò)對(duì)同一材料在不同區(qū)域的不同倍數(shù)拉伸,得到了一系列不同孔穴形貌相組合的有序結(jié)構(gòu)材料;基于此方法,還獲得了孔穴形貌漸變的有序結(jié)構(gòu)材料;此外,細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明,肌腱細(xì)胞在漸變拉伸材料表面呈現(xiàn)無(wú)序至有序的漸變排列;這種細(xì)胞漸變排列為今后研究組織工程領(lǐng)域中的關(guān)節(jié)連接處等提供了研究基礎(chǔ)。(3)基于水平接觸曝光結(jié)合雙向曝光的方法,獲得了有序網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中空纖維;細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明,細(xì)胞可圍繞管狀結(jié)構(gòu)黏附生長(zhǎng)形成致密層;進(jìn)而通過(guò)對(duì)中空纖維的藥物凝膠灌注,獲得了負(fù)載藥物的功能性纖維,并探討了功能性纖維對(duì)表面黏附細(xì)胞的影響;此外,還設(shè)計(jì)并制備得到了單進(jìn)口多出口的纖維網(wǎng)絡(luò)支架;這種具有貫穿通道且通透管壁的中空纖維及其纖維網(wǎng)絡(luò),有望在三維灌注細(xì)胞培養(yǎng)、藥物緩釋等領(lǐng)域中得到應(yīng)用。
[Abstract]:The interaction between cells and nanomaterials is one of the most important issues in the field of material science. The physical and chemical properties of materials play an important role in regulating cell behavior, and then affect cell adhesion, proliferation, migration and differentiation. In general, the surface properties of materials can be divided into chemical and physical properties. Modification of the surface of the material with chemical groups can change the adhesion behavior of the cells, but the cell growth environment is still confined to the two-dimensional plane. Physical modification can not only regulate the behavior of cell adhesion, but also provide a three-dimensional environment for cell culture. At present, the methods to change the physical morphology of materials are self-assembly, electron beam etching, nano-imprint and so on. In recent years, self-assembly and photolithography techniques have been widely used in the field of cell culture because they can be used to fabricate multi-size and multi-functional microstructures in the range of microscale and nano-scale. In this paper, two-dimensional and three-dimensional ordered micro-nano structure materials were constructed by self-assembly and photolithography, and used in cell culture. The main contents of the study are as follows: (1) the micro-nano porous ordered structure materials were prepared by the self-assembly method, and then the ordered structure materials with pore deformation were obtained by drawing. Through cell culture, it was found that the pore morphology induced the cell morphology and cell alignment, and the different stretching times induced the cell orientation. The higher the stretching ratio, the more obvious the cell orientation was. On this basis, the adhesion and orientation behavior of the cells were regulated simultaneously by the gel modification of the ordered structure materials with different pore morphology. This material is expected to be anisotropic tissue such as myocardium. The study of blood vessels provides a new method. (2) the method of preparing ordered structure materials based on step stretching method is proposed, by drawing different times of the same material in different regions. A series of ordered structure materials with different pore morphology were obtained. On the basis of this method, the ordered structure materials with gradual pore morphology were obtained, and the cellular experiments showed that the tendon cells were disordered to orderly arranged on the surface of the gradients. This gradual arrangement of cells provides a basis for future research on joint junctions in the field of tissue engineering. (3) based on the method of horizontal contact exposure combined with bidirectional exposure, the ordered meshed hollow fibers are obtained. Cell experiments showed that the cells could form dense layers around the tubular structure, and then the drug loaded functional fibers were obtained through the drug gel perfusion of hollow fibers, and the effects of functional fibers on the surface adhesion cells were discussed. In addition, a fiber network scaffold with single inlet and multiple outlets was designed and prepared. The hollow fiber and its fiber network with penetrating channels and through the tube wall are expected to be applied in the fields of three-dimensional perfusion cell culture and drug delivery.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R318.08

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3 茅t挪，

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