微制作技術(shù)構(gòu)建組織工程神經(jīng)支架的研究

組織工程的“三要素”，即三維支架，種子細(xì)胞和生物活性分子。其中三維支架的構(gòu)建是組織工程研究的重點。生物支架是對細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix , ECM)結(jié)構(gòu)和功能的仿生，起到替代 ECM 的重要作用，它和種子細(xì)胞共同構(gòu)成組織工程的核心-三維空間復(fù)合體，所以支架材料的選取和構(gòu)建是組織工程的關(guān)鍵之一。 由聚（L-乳酸）（PLLA）、膠原（coll）和羥基磷灰石（HA）組成的復(fù)合納米電紡絲支架的生物相容性研究。應(yīng)用于組織工程的具有納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合電紡絲支架通過電紡技術(shù)制作成功，聚（L-乳酸）分別與膠原或羥基磷灰石單獨混合，或PLLA與兩者一起混合，構(gòu)成了復(fù)合電紡絲的組成成分。HEK293T細(xì)胞在支架上生長情況良好。與純PLLA電紡絲支架相比較，PLLA/HA /Coll復(fù)合電紡絲支架上的活細(xì)胞密度更高，因而PLLA/coll/HA納米纖維支架因具有足夠的機械強度與良好的生物相容性，最有希望用于組織工程的應(yīng)用研究中。 建立了一種利用仿生活性物質(zhì)，修飾不同親/疏水性材料形成具有生物活性、生物相容性好的系列基底材料的方法。將多種不同基質(zhì)特性基底材料，通過修飾構(gòu)建出可用于細(xì)胞生物學(xué)研究和組織工程的基底材料，還可用于免疫反應(yīng)分析的生物芯片基底材料。在硬質(zhì)材料研究方面:由蚌分泌蛋白質(zhì)的主要成分-L-DOPA，設(shè)計、構(gòu)建了一種具有生物活性的表/界面基底材料(PDMS-DOPA-College)，研究了DOPA成份對親/疏水性基底修飾前后，基底材料的理化特性變化、活性界面形成機制；探討了該基底在神經(jīng)干細(xì)胞細(xì)胞粘附、生長中的應(yīng)用。在仿生抗吸附界面材料方面:我們在已有技術(shù)的基礎(chǔ)之上,將新型的雙功能活性成分修飾在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域中普遍使用的血管材料表面,使其具有增加細(xì)胞粘附與生長、抗蛋白質(zhì)（如血液纖維蛋白原）粘附的雙重功能,也可實現(xiàn)圖案化與特性化要求。 細(xì)胞力學(xué)特性可以從一定程度上反映其結(jié)構(gòu)特征，對進(jìn)一步研究其內(nèi)部構(gòu)造具有重要意義。我們通過采用吸持法對神經(jīng)細(xì)胞的力學(xué)特性進(jìn)行測量，利用吸持壓和變形的關(guān)系獲得細(xì)胞的額力學(xué)特性。 2100433B

組織工程的三要素，即三維支架，種子細(xì)胞和生物活性分子。其中三維支架的構(gòu)建是組織工程研究的重點。生物支架是對細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix , ECM)結(jié)構(gòu)和功能的仿生，起到替代 ECM的重要作用，它和種子細(xì)胞共同構(gòu)成組織工程的核心-三維空間復(fù)合體，所以支架材料的選取和構(gòu)建是組織工程的關(guān)鍵之一。本研究中，我們將構(gòu)建具有納米／微米多級孔結(jié)構(gòu)（上蓋層）-電紡絲納米纖維梯度圖案化/拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)功能化（中間層）-微流控微環(huán)境誘導(dǎo)定向遷移/生長（下底層）的PLGA三維夾心式組織工程神經(jīng)支架；首先研究PLGA二維器件中生物化學(xué)信號和物理信號對神經(jīng)干細(xì)胞圖案化吸附、定向生長的作用；進(jìn)一步探討微環(huán)境對三維夾心式結(jié)構(gòu)支架中神經(jīng)干細(xì)胞的誘導(dǎo)分化、生長的作用及機制；最后評價PLGA三維夾心式結(jié)構(gòu)組織工程神經(jīng)支架在大鼠橫斷脊髓損傷/修復(fù)中的應(yīng)用效果。

結(jié)合溶膠-凝膠技術(shù)和靜電紡絲技術(shù)制備CaO-P2O5-SiO2三元系統(tǒng)介孔生物玻璃微納米纖維，并以其作為組織工程支架材料的無機基相，用于提高材料的力學(xué)強度及生物活性。利用基因重組技術(shù)制備載有骨細(xì)胞調(diào)節(jié)因子Osterix目的基因的質(zhì)粒DNA，并以殼聚糖作為基因表達(dá)載體，制備出包埋有質(zhì)粒 DNA 的殼聚糖納米微球，作為骨修復(fù)材料中的添加相，用以改善材料的細(xì)胞學(xué)特性。配制由生物玻璃微納米纖維、基因載體微球和PCL等材料構(gòu)成的乳液體系，利用熱致相分離法制備復(fù)合OGP質(zhì)粒DNA的生物玻璃/PCL仿生骨組織工程支架。研究生物玻璃微納米纖維的微細(xì)結(jié)構(gòu)、介孔大小及形貌、分布取向以及質(zhì)粒微球的粒徑尺寸、工藝條件等因素對材料力學(xué)性能、生物活性、降解速率、離子釋放動力學(xué)以及基因調(diào)控特性的影響規(guī)律及機理。通過上述研究為仿生骨修復(fù)材料及支架的設(shè)計與制備提供新的思路和理論依據(jù)。

利用應(yīng)力生長關(guān)系中生物組織內(nèi)部構(gòu)造的分析成果和現(xiàn)代先進(jìn)制造中快速原型技術(shù)（如固態(tài)自由成型加工技術(shù)，選擇性激光熔結(jié)/燒結(jié)技術(shù)等），將基底材料加工成型為符合組織生長需要的三維構(gòu)造，為攻克組織工程關(guān)鍵障礙即材料支架設(shè)計制造和仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計提供必需的理論基礎(chǔ)，并形成一套完整而先進(jìn)的現(xiàn)代加工技術(shù)。 2100433B