【摘要】：目的因軟骨細(xì)胞及骨細(xì)胞遷徙能力低下,且再生能力及增生能力差,導(dǎo)致軟骨組織損傷的修復(fù)成為難題,軟骨組織工程技術(shù)作為近年來熱門研究課題,有望為軟骨組織損傷提供滿意的修復(fù)效果。軟骨組織工程中仿生支架材料是一個(gè)重要的組成部分,目前仍存在諸如力學(xué)強(qiáng)度弱、細(xì)胞粘附能力弱和生物活性較差等諸多缺點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)旨在制備由四氧化三鐵(Fe_3O_4)、聚乙烯醇(PVA,polyvinyl alcohol)和Ⅱ型膠原等原材料構(gòu)建的新型磁性納米水凝膠。將Fe_3O_4、PVA和Ⅱ型膠原按不同質(zhì)量比例制備出的新型磁性納米水凝膠進(jìn)行生物力學(xué)、孔隙率、含水率、細(xì)胞相容性等檢測,期待篩選出原材料質(zhì)量比例最佳的新型磁性納米水凝膠,能夠?yàn)檐浌墙M織缺損的臨床治療工作提供解決方案。方法1.利用反復(fù)融化-冷凍循環(huán)和發(fā)泡-冷凍冰晶分離法將不同的質(zhì)量比的PVA與Ⅱ型膠原(10:1,10:0.75,10:0.50,10:0.25和10:0)為原材料制備出不成組分質(zhì)量比的水凝膠基質(zhì),在電子顯微鏡下對各組水凝膠表征進(jìn)行觀察,并測試各組水凝膠的生物力學(xué)性能。2.固定PVA與Ⅱ型膠原的質(zhì)量比為10:0.50,引入不同質(zhì)量比的Fe_3O_4(Fe_3O_4/PVA/Ⅱ型膠原質(zhì)量比分別為0:10:0.50.0.25:10:0.50,0.50:10:0.50,0.75:0:0.50和1:10:0.50),制備出不同組分比例的新型磁性納米水凝膠,分別進(jìn)行電鏡下的微觀表征掃描、生物力學(xué)測試、孔隙率、含水率、CCK-8實(shí)驗(yàn)、體外降解測試和紅外光譜分析測試。結(jié)果1.未引入Fe_3O_4情況下,單純的PVA與Ⅱ型膠原制備出的c-e組的水凝膠基質(zhì)在電鏡下的微觀表征均表現(xiàn)出孔隙結(jié)構(gòu),無明顯差異性,在楊氏模量力學(xué)測試中,PVA與Ⅱ型膠原質(zhì)量比為10:0.50的水凝膠表現(xiàn)出更加優(yōu)異的抗壓縮性能。含水率和孔隙率的測試中,c-e組的含水率和孔隙率均85%,組間比較無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05),a,b組的含水率和孔隙率明顯小于其它各組,有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05)。2:微觀表征:成功制備出5組不同F(xiàn)e_3O_4質(zhì)量比例的Fe_3O_4/PVA/Ⅱ型膠原水凝膠,在電鏡下掃描均可觀察到均勻的孔隙結(jié)構(gòu),無明顯差異性。3.生物力學(xué)測試:不同組分比例的Fe_3O_4/PVA/Ⅱ型膠原水凝膠均表現(xiàn)出一定的抗壓縮能力,并且隨著Fe_3O_4組分質(zhì)量的升高,水凝膠的抗壓縮能力也得到提高,Fe_3O_4的含量與水凝膠的抗壓縮能力成正相關(guān)。4.孔隙率與含水率:5組不同組分比例的Fe_3O_4/PVA/Ⅱ型膠原水凝膠的孔隙率與含水率均80%,Fe_3O_4/PVA/Ⅱ型膠原質(zhì)量比為0.50:10:0.50的水凝膠具有更好的溶脹性能。5.CCK-8:5組不同組分比例的Fe_3O_4/PVA/Ⅱ型膠原水凝膠在第1天的細(xì)胞增值結(jié)果無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異:(P㧐0.05));第3天、第7天時(shí),各組水凝膠支架上的細(xì)胞增殖結(jié)果表現(xiàn)出差異化,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05),其中Fe_3O_4/PVA/Ⅱ型膠原質(zhì)量比為0.50:10:0.50的新型磁性納米水凝膠具有更好的細(xì)胞增殖結(jié)果。6.體外降解實(shí)驗(yàn):隨著體外降解時(shí)間的延長,各組新型磁性納米水凝膠大體顏色逐漸變淺、灰暗,厚度逐漸變薄;各組新型磁性納米水凝膠的質(zhì)量較為穩(wěn)定地丟失,各組之間的質(zhì)量丟失情況無明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性(P0.05)。7.紅外光譜分析:各組新型磁性納米水凝膠材料均含有PVA,Ⅱ型膠原Fe_3O_4的存在。PVA,Ⅱ型膠原Fe_3O_4的的分布較均勻。結(jié)論P(yáng)VA與Ⅱ型膠原質(zhì)量比為10:0.50時(shí)可制備出性能最優(yōu)的水凝膠基質(zhì)仿生支架材料,Fe_3O_4/PVA/Ⅱ型膠原質(zhì)量比為0.50:10:0.50時(shí)可制備出綜合性能最優(yōu)的新型磁性納米水凝膠,此新型磁性納米水凝膠具有良好的微觀孔隙結(jié)構(gòu)、生物力學(xué)性能和溶脹性能及細(xì)胞相容性。本實(shí)驗(yàn)下一步可進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)胞增殖和動物體內(nèi)實(shí)驗(yàn),以進(jìn)一步為此新型磁性納米水凝膠應(yīng)用于軟骨組織工程的可行性。
【圖文】：

紅外光譜測試：將各組新型磁性納米水凝膠用刀片切成直徑 12mm，高度為2mm 左右的片狀，置于真空冷凍干燥箱中干燥 72 小時(shí)候去除水分。置于紅外光譜儀上進(jìn)行光譜分析。每組新型磁性納米水凝膠取 3 個(gè)單體樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2.2.7 數(shù)據(jù)分析本實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用 SPSS21.0 軟件進(jìn)行分析，，各樣本組間數(shù)據(jù)采用卡方檢驗(yàn)，設(shè)定 P＜0.05 具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。3 結(jié)果3.1 水凝膠基質(zhì)的性能測試結(jié)果掃描電鏡觀察 ：a-e 組水凝膠基質(zhì)隨機(jī)各選取了 3 個(gè)樣品進(jìn)行電鏡掃描，b-e 組均表現(xiàn)出疏松多孔的微觀形貌特征疏松多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),大孔與微孔穿插分布,大孔隙直徑大小不等 10-100um,孔數(shù)量較大孔多，直徑多在 20-50um 之間；a 組未觀察到明顯的多孔結(jié)構(gòu)。

安徽醫(yī)科大學(xué)碩士學(xué)位論文力學(xué)性能測試 ：a-e 組水凝膠基質(zhì)隨機(jī)各選取了 5 個(gè)樣品進(jìn)行楊氏模測試（圖 2）。圖 3 所示為各組水凝膠基質(zhì)的楊氏模量模型圖。由圖 3Ⅱ型膠原含量的減少，水凝膠基質(zhì)的楊氏模量指數(shù)先是逐漸提高，c 組型膠原質(zhì)量比為 10:0.50）的楊氏模量指數(shù)達(dá)到最高，隨后隨著Ⅱ型膠減少水凝膠基質(zhì)的楊氏模量指數(shù)出現(xiàn)下降趨勢，P＜0.05 具有統(tǒng)計(jì)學(xué)
【學(xué)位授予單位】：安徽醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R318.08

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