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为解决酶消化带来的细胞损伤难题,及组织工程用水凝胶生物相容性差的缺点,本研究在保持聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)凝胶温敏性的基础上,分别采用具有良好生物相容性的甘草次酸(GA)衍生物和β-羟基丁酸-co-β-羟基戊酸共聚物(PHBV)作为第二组分,以制备兼具温敏性和生物相容性的水凝胶,将其作为细胞培养的载体,并通过温度变化实现细胞片层的可控脱附,研究主要取得了以下研究结果:
1、首先将GA经一系列反应生成甘草次酸乙烯基大单体AAc-GA,然后将AAc-GA与NIPAAm合成具有温敏性的P(NIPAAm-co-AAc-GA)共聚凝胶。利用红外光谱(FTIR)、元素分析等对单体、各中间产物及共聚凝胶的结构和组成进行了表征,结果表明各单体及凝胶已成功制备。利用称重法研究了不同配比凝胶的LCST、退溶胀和再溶胀动力学以及脉冲响应性等性能,结果表明共聚凝胶在水和DMEM培养基中均具有良好的温度敏感性。
2、在共聚凝胶表面种植人体肝肿瘤细胞HepG2细胞和小鼠成纤维细胞L929细胞,通过扫面电镜(SEM)观察了凝胶表面细胞生长的形态,采用MTT法研究了凝胶表面细胞的生长、脱附和转载行为。结果表明GA的加入抑制了HepG2细胞的生长和增殖,并促进其凋亡;而对正常细胞L929细胞的生长具有促进作用,GA的引入提高了凝胶对正常细胞的生物相容性;通过低温脱附,实现了细胞的无损伤脱附;将低温脱附及酶消化法收集的细胞分别进行了转载实验,结果表明通过低温脱附所得细胞活性高于酶消化所得细胞。
3、以无机纳米粘土(Clay)为物理交联剂,以PHBV和NIPAAm为单体,通过原位自由基聚合制备得到PNIPAAm/PHBV/Clay纳米复合水凝胶(NCP)。凝胶的形态、溶胀和温敏性能的研究表明,随PHBV/NIPAAm的质量比由10%增加至40%,凝胶溶胀率降低,内部孔洞尺寸下降,但仍保持优良的温度敏感特性;HepG2细胞在NCP凝胶表面的增殖、形态、活性、脱附及转载的研究表明,HepG2细胞在PHBV/NIPAAm的质量比为10%时的生长效果最好,且随着培养天数由2d增至6d,细胞数量逐渐增多;低温脱附时,在10 min内细胞能快速脱附;转载后,脱附后的HepG2细胞仍能很好的粘附增殖。