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载细胞多孔甲基丙烯酸酐化明胶三维支架及对细胞行为的影响 被引量:3
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作者 李明欣 李军 +6 位作者 王文朝 宋平 雷皓远 桂兴宇 张程云 周长春 刘雷 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2022年第16期2532-2539,共8页
背景:水凝胶材料支架是三维培养细胞的理想材料之一,但水凝胶内部密集的网络结构对细胞增殖及舒展有明显抑制作用,水凝胶支架内部的多孔结构对上述问题有明显改善。目的:探讨以甲基丙烯酸酐化明胶为支架材料、聚环氧乙烷溶液为造孔剂构... 背景:水凝胶材料支架是三维培养细胞的理想材料之一,但水凝胶内部密集的网络结构对细胞增殖及舒展有明显抑制作用,水凝胶支架内部的多孔结构对上述问题有明显改善。目的:探讨以甲基丙烯酸酐化明胶为支架材料、聚环氧乙烷溶液为造孔剂构建三维载细胞多孔水凝胶支架的方法,以及多孔水凝胶支架对细胞行为的影响。方法:制备甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶溶液与聚环氧乙烷溶液,将二者分别以4∶1、3∶1、2∶1、1∶1的体积比混合,加入骨髓间充质干细胞,设计构建可载细胞的三维多孔水凝胶支架,表征支架的微观形貌与力学性能,利用活死染色观察细胞相容性、细胞骨架染色观察细胞形态。结果与结论:(1)扫描电镜下可见,各组支架截面呈均匀分布的多孔结构,各孔隙之间相互连通,孔隙呈类椭圆形或类圆形,随着聚环氧乙烷溶液比例的增加,支架的孔径及孔隙率增加;(2)多频应变曲线显示,各组支架的应变均可达到40%以上,其中体积比1∶1支架的应变可达到60%;随着聚环氧乙烷溶液比例的增加,支架的储能模量下降,其中体积比1∶1支架的力学强度较差,仅能勉强维持支架的形态;(3)体外培养14 d的活死染色显示,各组支架内的细胞存活率均>85%;(4)体外培养14 d的细胞骨架染色显示,体积比3∶1支架中大部分细胞呈短梭形,体积比2∶1、1∶1支架中的细胞呈星形或长梭形,细胞间建立了广泛的连接;(5)结果表明,三维载细胞多孔水凝胶支架有利于骨髓间充质干细胞的舒展和增殖,其中体积比为2∶1的支架兼顾了力学强度及生物学性能,是较为理想的三维细胞培养平台。 展开更多
关键词 骨缺损 多孔水凝胶 甲基丙烯酸酐化明胶 组织工程 支架 骨髓间充质干细胞 三维培养 光固化
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力学性能可控的甲基丙烯酸化明胶(GelMA)人工软骨性能及软骨/骨表界面结合研究 被引量:2
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作者 申逸志 刘芳 +4 位作者 左丰源 余丹 邵溢纯 周鑫 殷义霞 《生物骨科材料与临床研究》 CAS 2022年第5期9-15,共7页
目的 探寻优化骨表面力学匹配的软骨修复材料,并探讨软骨修复材料与骨结合的表界面性能,为软骨修复材料的设计及制备提供依据。方法 以明胶和甲基丙烯酸酐为原料,在明胶分子中引入双键结构,使用紫外光交联的方式制备甲基丙烯酸化明胶(Ge... 目的 探寻优化骨表面力学匹配的软骨修复材料,并探讨软骨修复材料与骨结合的表界面性能,为软骨修复材料的设计及制备提供依据。方法 以明胶和甲基丙烯酸酐为原料,在明胶分子中引入双键结构,使用紫外光交联的方式制备甲基丙烯酸化明胶(GelMA)水凝胶。运用扫描电子显微镜、万能力学试验机分析水凝胶的形貌、孔径大小和力学性能;体外降解实验、体外拉伸实验评估水凝胶的降解和拉伸特性;黏附能力定性实验、三维立体光学显微镜和扫描电子显微镜评估水凝胶的黏附能力;细胞增殖测试和Live/Dead染色测定细胞活性和毒性。探讨了不同紫外光照时间下GelMA水凝胶的理化性能及软骨/骨材料结合的表界面结合性能,对性能适宜的修复材料进行了配比、力学优化。结果 紫外光照(UV)交联时间为1 min时水凝胶孔隙最大(110.25±6.51)μm,孔隙率高达(45.24±2.78)%;12 h时水凝胶的平衡溶胀比达(148.43±3.84)%;28 d失重率为(17.40±2.38)wt%;水凝胶的拉伸性能随紫外光照时间延长而逐渐增加;GelMA水凝胶对骨髓间充质干细胞增殖无明显抑制作用;水凝胶软骨修复材料与骨的结合良好,可黏附于仿生骨材料表面。结论 紫外光照交联时间1 min时GelMA水凝胶的吸水速率和平衡溶胀比最佳,降解速快,拉伸性能与天然软骨结构类似,具有良好的生物相容性,与骨修复材料力学匹配,该力学性能可控的GelMA水凝胶软骨修复材料为软骨/骨的连接及性能匹配提供了依据。 展开更多
关键词 骨关节炎 软骨损伤 软骨组织工程 甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶 软骨/骨表界面结合
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负载银和重组人碱性成纤维细胞生长因子的甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶对兔深Ⅱ度烧伤创面的影响 被引量:7
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作者 陈向军 吴兴 +2 位作者 林欢欢 刘肇兴 刘沙 《中华烧伤与创面修复杂志》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期640-649,共10页
目的探讨负载银和重组人碱性成纤维细胞生长因子(rh-bFGF)的甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶对兔深Ⅱ度烧伤创面的影响。方法采用实验研究方法。制备含不同浓度甲基丙烯酸酐(MA)的低浓度MA明胶(GelMA)材料、中浓度GelMA材料和高浓度Ge... 目的探讨负载银和重组人碱性成纤维细胞生长因子(rh-bFGF)的甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)水凝胶对兔深Ⅱ度烧伤创面的影响。方法采用实验研究方法。制备含不同浓度甲基丙烯酸酐(MA)的低浓度MA明胶(GelMA)材料、中浓度GelMA材料和高浓度GelMA材料,加入光引发剂后分别制得低浓度GelMA水凝胶、中浓度GelMA水凝胶和高浓度GelMA水凝胶。采用核磁共振波谱仪检测前述3种浓度GelMA材料的氢核磁共振谱并根据波谱图计算其取代度,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)检测前述3种浓度GelMA水凝胶的三维微观结构及孔径,样本数均为9。根据前述筛选出的MA浓度合成含10种浓度银的GelMA(含银GelMA)溶液,将每种浓度的含银GelMA溶液均分为3份,加入光引发剂后分别暴露于紫外光下持续20、25、35 s,制得相应的含银GelMA水凝胶。采用胶原酶降解法测定不同光交联时间含银GelMA水凝胶降解12、24、36、48 h的降解剩余率及彻底降解所需时长,样本数为5。测定前述筛选出光交联时间下含10种浓度银GelMA水凝胶对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径反映其抑菌能力,样本数均为5。以与含最低浓度银(即不含银)GelMA水凝胶抑菌圈直径相比有统计学意义的含银GelMA水凝胶为有抑菌活性。选取具有抑菌活性的且载药浓度最低的含银GelMA水凝胶,采用FESEM检测其三维微观结构及孔径,采用能谱仪检测其内部银元素的存在情况,样本数均为9。将冻干单纯GelMA水凝胶和冻干含银GelMA水凝胶分别浸没于磷酸盐缓冲液中24 h,通过称重法计算并比较2种水凝胶的溶胀率,样本数为5。根据预实验及前述实验结果,制备含银和rh-bFGF的GelMA水凝胶(简称复合水凝胶)。大体观察复合水凝胶的外观,并采用FESEM检测其三维微观结构与孔径。取30只4~6个月龄、雌雄各半日本大耳兔,在其背部制作深Ⅱ度烧伤创面。以兔头侧为基准,将脊柱左侧� 展开更多
关键词 波谱图 场发射扫描电子显微镜 水凝胶 核磁共振波谱仪 单因素方差分析 光交联 日本大耳兔 溶胀率
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GelMA/PBS复合水凝胶的制备及性能研究 被引量:2
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作者 强娜 刘珠 +4 位作者 冯颖 冯裕发 卢明 赖钰芳 梁检初 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期341-345,350,共6页
天然水凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性,在组织工程软骨修复手术中具有巨大的应用潜力。但是,天然水凝胶与人体组织在力学性能方面存在一定差异性,从而限制了天然水凝胶在组织工程中的应用。选择具有优异生物性能的甲基丙烯酸酐... 天然水凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性,在组织工程软骨修复手术中具有巨大的应用潜力。但是,天然水凝胶与人体组织在力学性能方面存在一定差异性,从而限制了天然水凝胶在组织工程中的应用。选择具有优异生物性能的甲基丙烯酸酐化明胶(GelMA)代替天然水凝胶,以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和GelMA水凝胶为原料,采用紫外光交联的方法共混,制备了具有优良力学性能和生物性能的GelMA/PBS复合水凝胶。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热重分析仪、差示扫描量热仪对GelMA/PBS复合水凝胶的结构和性能进行研究。结果表明,当GelMA与PBS质量比为1∶4时,复合水凝胶的结晶度最高,生物相容性最好,有效增强了复合水凝胶的机械性能。 展开更多
关键词 甲基丙烯酸酐化明胶 聚丁二酸丁二醇酯 复合水凝胶 热稳定性
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羟基磷灰石纳米纤维增强甲基丙烯酸酐改性明胶复合水凝胶的制备及性能 被引量:4
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作者 李泓 张静 +6 位作者 陈可 罗程严 徐春波 梁宸 李波 肖文谦 廖晓玲 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2572-2581,共10页
采用溶剂热法制备了具有超高长径比的羟基磷灰石(HAP)纳米纤维,并将其与甲基丙烯酸酐改性明胶(GelMA)结合,利用紫外光交联制备了HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶。通过SEM、XRD、力学测试、溶胀测试、降解测试、细胞培养等对HAP纳米纤维/Ge... 采用溶剂热法制备了具有超高长径比的羟基磷灰石(HAP)纳米纤维,并将其与甲基丙烯酸酐改性明胶(GelMA)结合,利用紫外光交联制备了HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶。通过SEM、XRD、力学测试、溶胀测试、降解测试、细胞培养等对HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶进行结构表征和性能测试。SEM断面观察表明,HAP纳米纤维/GelMA水凝胶呈三维孔隙贯通的多孔结构。力学实验表明,HAP纳米纤维能有效增强水凝胶的弹性模量,且随着HAP纳米纤维添加量的增加,力学性能增强效果越明显。溶胀实验表明,当HAP纳米纤维质量分数为5.2wt%~14.2wt%时,HAP纳米纤维复合水凝胶的溶胀率变化不明显,当质量分数为18.2wt%时,溶胀率降低。降解实验表明,HAP纳米纤维的加入能有效保持水凝胶结构形态,使其更加稳定可控。细胞包裹培养实验表明,HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶能为细胞提供良好的三维生长环境,表现出优良的生物相容性。本实验制备的HAP纳米纤维/GelMA复合水凝胶在组织工程领域有着良好的应用前景。 展开更多
关键词 羟基磷灰石纳米纤维 甲基丙烯酸酐改性明胶 复合水凝胶
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