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《西南交通大学》 2017年
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表面微图形变化的多层形状记忆血管支架的研究

刘典  
【摘要】:由于日益增多的心血管疾病患者,对于小直径血管支架的需求日益增加。传统的静脉支架和人造的聚酯及膨胀聚四氟乙烯血管支架存在着来源不足,长期效果差,失败率高等缺点。基于此,组织工程应运而生,致力于解决这些问题。我们在本论文中采用具有形状记忆性能和良好生物相容性的6臂的聚乙二醇-聚己内酯(6a PEG-PCL)作为支架基底材料,将微图形转移到支架表面,通过卷曲的方式制备出表面微图形变化的多层形状记忆血管支架。使用正方形和长方形来分别调控内皮细胞和平滑肌细胞,通过微图形的调控作用再生出与天然动脉结构相似的新生血管组织。首先我们通过涂覆热压将模板上的图形转移到交联的6臂聚乙二醇-聚己内酯(c-6a PEG-PCL)薄膜上,使一片薄膜上同时具有正方形和长方形两种微图形。使正方形在内侧长方形在外侧,通过卷曲的方式制备出表面微图形变化的多层形状记忆血管支架。在潮湿条件下支架的转变温度为37℃,并具有良好的形状记忆性能。同时,支架具有良好的力学性能和可降解性,体外模拟实验证明了微创植入的可能,而且支架恢复后能够有效地支撑血管。随后,我们考察了正方形和长方形对内皮细胞和平滑肌细胞行为的影响。支架具有良好的生物相容性和血液相容性,能有效防止血小板的粘附和聚集。正方形可以促进内皮的增殖和迁移,长方形能促进平滑肌细胞增殖并诱导其定向的排列。卷曲支架上的共培养发现,正方形能促进内皮细胞层粘连蛋白的表达,长方形能促进平滑肌表达α-平滑肌肌动蛋白。最后,我们进行了体内的支架的血管再生测试。多普勒超声发现,植入后血管支架能有效恢复到永久形状支撑血管,同时保持良好的通透性。表面微图形的血管支架能有效调控新血管的再生和重构,正方形能诱导支架内层的快速内皮化,长方形调控平滑肌层环状定向排列,并且适宜的炎症反应促进新血管组织的再生,支架逐渐降解,最终形成与本体动脉结构非常相似的新生动脉组织。新生血管具有与本体动脉相似的多层结构、细胞外基质含量和爆裂强度。
【关键词】:形状记忆 微图形 可降解聚合物 共培养 三维血管支架
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB381;R318.08
【目录】:
  • 摘要7-8
  • Abstract8-14
  • 第1章 绪论14-34
  • 1.1 血管组织工程14-19
  • 1.1.1 研究背景14-15
  • 1.1.2 血管组织工程研究现状15-19
  • 1.1.3 未来研究方向展望19
  • 1.2 表面拓扑结构以及其对细胞的影响19-27
  • 1.2.1 表面微图形简介19-20
  • 1.2.2 材料表面微图形制备技术20-22
  • 1.2.3 材料表面微图形对细胞的影响22-26
  • 1.2.4 表面微图形在血管组织工程的应用26-27
  • 1.3 形状记忆聚合物27-31
  • 1.3.1 形状记忆聚合物概述27-28
  • 1.3.2 形状记忆聚合物在生物医学领域应用28-31
  • 1.4 本论文研究目的,支架设计,研究内容以及创新31-34
  • 1.4.1 研究意义以及目的31-32
  • 1.4.2 血管支架以及表面微图形的设计32
  • 1.4.3 研究内容32-33
  • 1.4.4 本论文主要创新点33-34
  • 第2章 表面微图形变化的多层形状记忆血管支架的制备与表征34-47
  • 2.1 实验试剂与仪器34-35
  • 2.1.1 实验试剂34-35
  • 2.1.2 实验仪器35
  • 2.2 6a PEG-PCL的合成以及多层表面微图形形状记忆血管支架的制备35-37
  • 2.2.1 ε-CL单体和6a PEG的纯化35
  • 2.2.2 6a PEG-PCL-AC的合成35-36
  • 2.2.3 PDMS(聚二甲基硅氧烷)模板的制备:36
  • 2.2.4 表面微图形变化的多层形状记忆血管支架的制备36-37
  • 2.3 材料以及血管支架的表征37-40
  • 2.3.1 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)37-38
  • 2.3.2 核磁共振氢谱(~1H-NMR)38
  • 2.3.3 凝胶含量测试38
  • 2.3.4 动态热机械性能分析(DMA)38-39
  • 2.3.5 扫描电子显微镜表征(SEM)39
  • 2.3.6 力学性能测试39
  • 2.3.7 接触角测试39
  • 2.3.8 血管支架的体外微创植入以及形状回复模拟实验39
  • 2.3.9 血管支架的体外降解实验39-40
  • 2.4 结果与讨论40-45
  • 2.4.1 FT-IR表征40
  • 2.4.2 ~1H-NMR表征40-41
  • 2.4.3 凝胶含量表征41
  • 2.4.4 储能模量分析41-42
  • 2.4.5 材料定量的形状记忆性能表征42
  • 2.4.6 血管支架形貌42-43
  • 2.4.7 接触角分析43
  • 2.4.8 力学性能分析43-44
  • 2.4.9 血管支架体外的形状回复模拟实验44-45
  • 2.4.10 血管支架的体外降解45
  • 2.5 本章小结45-47
  • 第3章 表面微图形对细胞行为的调控及影响47-58
  • 3.1 实验生化试剂和仪器47-48
  • 3.1.1 生化试剂47
  • 3.1.2 实验仪器47-48
  • 3.2 血管细胞及血小板在微图形上的培养48-49
  • 3.2.1 EC和VSMC在微图形基底上的培养48
  • 3.2.2 EC与VSMC在卷曲血管支架上的共培养48-49
  • 3.2.3 血液相容性实验49
  • 3.3 实验表征测试方法49-51
  • 3.3.1 体外细胞活性测试49-50
  • 3.3.2 活死细胞染色的荧光显微镜50
  • 3.3.3 激光共聚焦显微镜(CLSM)50-51
  • 3.3.4 扫描电子显微镜(SEM)51
  • 3.4 结果与讨论51-57
  • 3.4.1 材料的细胞毒性以及表面微图形对EC和VSMC活性的影响51-52
  • 3.4.2 表面微图形对EC和VSMC形态以及骨架排列的影响52-55
  • 3.4.3 卷曲的表面微图形支架对EC和VSMC的蛋白表达影响55-56
  • 3.4.4 血液相容性56-57
  • 3.5 本章小结57-58
  • 第4章 表面微图形变化的多层形状记忆血管支架在体内的血管再生实验58-70
  • 4.1 实验生化试剂和仪器58
  • 4.1.1 生化试剂58
  • 4.1.2 实验仪器58
  • 4.2 实验方法与表征58-62
  • 4.2.1 体内血管支架的植入58-59
  • 4.2.2 体内血管支架的形状回复以及支架的通透性59-60
  • 4.2.3 体内血管支架降解60
  • 4.2.4 Masson三色染色60
  • 4.2.5 免疫荧光染色以及激光共聚焦表征60-61
  • 4.2.6 实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time PCR)61
  • 4.2.7 蛋白质印迹(Western Blot)61-62
  • 4.2.8 新生血管体式显微镜62
  • 4.2.9 新生血管力学性能测试62
  • 4.3 结果与讨论62-69
  • 4.3.1 血管支架的形状回复以及支架的通透性62
  • 4.3.2 血管支架的体内降解62-63
  • 4.3.3 Masson三色染色63-64
  • 4.3.4 EC&VSMC免疫荧光染色64-66
  • 4.3.5 巨噬细胞免疫荧光染色66-67
  • 4.3.6 细胞外基质沉积67-69
  • 4.4 本章小结69-70
  • 结论70-71
  • 致谢71-72
  • 参考文献72-84
  • 攻读硕士学位期间发表的论文84

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