锶铁氧体/海藻酸复合水凝胶的制备与表征

【摘要】：海藻酸水凝胶具有温和的交联方式和良好的生物相容性,广泛应用于组织工程骨、软骨、血管等领域中。磁刺激能够影响细胞的生长、增殖、分化和排列,在组织修复过程中也可以促进细胞和组织的功能化。因此,将磁性材料与水凝胶结合制备复合水凝胶,是目前组织工程的研究热点之一。首先,本文研究了海藻酸水凝胶凝胶过程中钙离子与羧基的比例对水凝胶性能的影响,发现当钙离子与羧基的摩尔比为0.4时,制得的海藻酸水凝胶具有最为优化的性能。在确定最佳的凝胶条件后,通过控制海藻酸钠水溶液的浓度,获得具有不同交联密度的海藻酸水凝胶。制备得到的海藻酸水凝胶的拉伸强度在0.02-0.2 MPa之间,冻干支架的孔隙率在70%-90%之间,孔径在100-300μm之间。在此基础上,本文重点模拟细胞的培养过程,制备得到水凝胶冻干支架并放入DMEM培养液中浸泡溶胀后考察水凝胶性能的变化,发现浸泡后凝胶网络中的钙离子会溶出,导致凝胶的力学性能降低。其次,本文将锶铁氧体颗粒与海藻酸复合制备了锶铁氧体/海藻酸复合水凝胶。通过控制锶铁氧体颗粒的加入量可以控制复合水凝胶的剩余磁化强度。锶铁氧体颗粒的加入会降低水凝胶的溶胀比,对水凝胶的力学性能、流变性能、微观结构影响不大。最后,本文使用软组织中常见的上皮细胞和平滑肌细胞,考察了海藻酸水凝胶以及复合水凝胶的细胞毒性,并将上皮细胞种植到复合水凝胶支架中进行培养,发现海藻酸水凝胶以及复合水凝胶都具有良好的细胞相容性,并且外加磁场条件下,磁场和复合水凝胶中锶铁氧体颗粒的共同作用能大幅度提高上皮细胞的新陈代谢活性,为复合水凝胶在软组织工程中的应用提供实验依据。