本文關(guān)鍵詞：微流控芯片的設計制備及用于內(nèi)皮祖細胞生長行為的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著血管支架在冠心病治療中的應用,晚期血栓及支架內(nèi)再狹窄等晚期并發(fā)癥使治療效果受到嚴重的挑戰(zhàn)。天然內(nèi)皮細胞具有的抗凝及抗增生特點,逐漸受到研究者的重視,于是植入性心血管材料的快速內(nèi)皮化迅速成為了近幾年的研究熱點。內(nèi)皮祖細胞作為內(nèi)皮細胞的前體細胞,其在血管修復及血管新生中的作用逐漸被研究者發(fā)現(xiàn)并受到重視。關(guān)于內(nèi)皮祖細胞用于快速內(nèi)皮化的研究也越來越多。由于體內(nèi)實驗環(huán)境的復雜性及檢測觀察的困難,目前對內(nèi)皮祖細胞識別、篩選、歸巢分化的研究,仍然局限在體外靜態(tài)二維細胞培養(yǎng)平臺進行,分階段單因素研究內(nèi)皮祖細胞與材料的相互作用,而細胞級聯(lián)、動態(tài)(內(nèi)皮祖細胞捕獲——分化內(nèi)皮——形成內(nèi)膜)的生長信息很難系統(tǒng)獲得,材料——仿生層——細胞的原位交互作用也不能實時觀察和有效調(diào)控。微流控芯片系統(tǒng)作為一種迅速發(fā)展起來的多功能研究平臺,其在生物學中的應用為內(nèi)皮祖細胞的研究帶來了契機。利用它可以突破目前材料仿生構(gòu)建中三維復合組建的瓶頸,在結(jié)構(gòu)和功能上高仿真進行細胞微環(huán)境的三維構(gòu)建,并可以實時、動態(tài)原位的研究內(nèi)皮祖細胞多階段生長行為。 本論文設計了6種擁有平行主通道的微流控芯片,通過尺寸更小的通道將平行主通道連接在一起,并利用該芯片模擬天然血管的結(jié)構(gòu)來研究內(nèi)皮祖細胞在內(nèi)膜修復中的生長行為。利用COMSOL軟件對設計的芯片進行有限元仿真,流體仿真結(jié)果顯示,有兩組芯片由于主通道與小通道之間的寬度比過小,出現(xiàn)了側(cè)流現(xiàn)象,其他幾組均滿足要求；SDF-1擴散的仿真結(jié)果顯示,所有芯片均可以在小通道中形成濃度梯度,且梯度的變化差沿液體在主通道中流動的方向逐漸變小。芯片材料(玻璃和聚二甲基硅氧烷)的細胞相容性結(jié)果顯示,經(jīng)等離子體處理后,聚二甲基硅氧烷(PDMS)對內(nèi)皮細胞的粘附、增殖、存活率均顯著提高,同時內(nèi)皮細胞在玻璃表面的增殖能力增強。臍帶間充質(zhì)干細胞的誘導結(jié)果顯示,細胞具有晚期內(nèi)皮祖細胞的特征。趨化實驗顯示,內(nèi)皮祖細胞可沿基質(zhì)細胞衍生因子(SDF-1)在芯片中形成的濃度梯度差,向高濃度SDF-1處遷移趨化,并且細胞在高梯度差的SDF-1環(huán)境下的趨化效果更加明顯。三維培養(yǎng)實驗顯示,內(nèi)皮祖細胞在三維狀態(tài)下具有成管現(xiàn)象。共培養(yǎng)實驗顯示,內(nèi)皮祖細胞能夠與平滑肌細胞在三維環(huán)境下形成血管管腔樣結(jié)構(gòu)。 綜上所述,微流控芯片技術(shù)作為一種多功能實驗平臺,可以為研究內(nèi)皮祖細胞對血管內(nèi)膜修復提供模擬血管結(jié)構(gòu)的三維環(huán)境。同時,在心血管疾病研究領域,微流控芯片技術(shù)具有非常廣闊的應用前景。
【關(guān)鍵詞】：內(nèi)皮祖細胞 微流控芯片 內(nèi)膜修復 干細胞誘導 仿生構(gòu)建
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R54;TN492
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-33
• 1.1 引言13-15
• 1.2 內(nèi)皮祖細胞(EPCs)15-22
• 1.2.1 內(nèi)皮祖細胞的來源15-16
• 1.2.2 內(nèi)皮祖細胞(EPCs)表面標記物16-17
• 1.2.3 內(nèi)皮祖細胞對損傷部位的修復機制17-19
• 1.2.4 內(nèi)皮祖細胞在心血管疾病治療中的研究19-21
• 1.2.5 內(nèi)皮祖細胞在植入性心血管材料研究中面臨的問題21-22
• 1.3 微流控芯片22-30
• 1.3.1 芯片材料22-25
• 1.3.2 加工方法25-27
• 1.3.3 微流控芯片在生命科學領域中的應用27-30
• 1.4 本論文的研究目的及意義30
• 1.5 本論文的實驗內(nèi)容及技術(shù)路線30-33
• 1.5.1 實驗內(nèi)容30-32
• 1.5.2 技術(shù)路線32-33
• 第2章 微流控芯片的設計與仿真33-42
• 2.1 微流控芯片的設計33-35
• 2.1.1 設計思路33
• 2.1.2 設計方案33-35
• 2.2 微流控芯片的有限元仿真35-41
• 2.2.1 軟件介紹35
• 2.2.2 芯片仿真35-36
• 2.2.3 芯片仿真結(jié)果與分析36-41
• 2.3 本章小結(jié)41-42
• 第3章 微流控芯片的制作42-57
• 3.1 材料選取42
• 3.2 材料的細胞相容性評價42-53
• 3.2.1 內(nèi)皮細胞的分離與培養(yǎng)42-44
• 3.2.2 材料制備44-46
• 3.2.3 細胞粘附實驗46-47
• 3.2.4 細胞增殖實驗47-48
• 3.2.5 細胞凋亡實驗48
• 3.2.6 實驗結(jié)果及分析48-53
• 3.3 SU-8陽模板制備53-54
• 3.4 芯片制作54-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第4章 內(nèi)皮祖細胞在微流控芯片中的培養(yǎng)57-78
• 4.1 臍帶間充質(zhì)干細胞的提取、純化及誘導57-59
• 4.1.1 實驗準備57
• 4.1.2 實驗步驟57-59
• 4.2 內(nèi)皮祖細胞鑒定59-66
• 4.2.1 α-SMA及vWF的表達59-60
• 4.2.2 內(nèi)皮祖細胞特異性蛋白的表達60-61
• 4.2.3 鑒定結(jié)果分析61-66
• 4.3 內(nèi)皮祖細胞在微流控芯片中的培養(yǎng)66-77
• 4.3.1 初期培養(yǎng)中的問題66-69
• 4.3.2 細胞懸液的流速設定69-71
• 4.3.3 細胞在芯片中的粘附探究71-77
• 4.4 本章小結(jié)77-78
• 第5章 利用微流控芯片研究內(nèi)皮祖細胞的生長行為78-89
• 5.1 內(nèi)皮祖細胞在芯片中的趨化78-82
• 5.1.1 實驗準備78
• 5.1.2 實驗步驟78-79
• 5.1.3 實驗結(jié)果與分析79-82
• 5.2 內(nèi)皮祖細胞在芯片中的三維培養(yǎng)82-84
• 5.2.1 實驗方法83
• 5.2.2 實驗結(jié)果與分析83-84
• 5.2.3 實驗優(yōu)化84
• 5.3 內(nèi)皮祖細胞與平滑肌細胞的共培養(yǎng)84-88
• 5.3.1 實驗準備84-85
• 5.3.2 實驗步驟85-86
• 5.3.3 實驗結(jié)果86-88
• 5.4 本章小結(jié)88-89
• 結(jié)論與展望89-93
• 致謝93-94
• 參考文獻94-108
• 附錄：中英文縮略表108-111
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果111

【參考文獻】

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本文編號：394217