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组织工程化细菌纤维素管制备及体外生物相容性初步评价

陈欢  
【摘要】:细菌纤维素是一种主要由醋酸菌属在培养液与空气界面产生的凝胶状物质。细菌纤维素因其天然的纳米纤维结构、强的机械性能、好的生物相容性被广泛应用于组织工程领域的研究,近年来更是作为血管支架材料被广泛研究。但由于人体内没有细菌纤维素酶,也没有有利于纤维素降解的强酸碱的环境,使细菌纤维素很难在体内降解,不利于组织工程的构建。高碘酸钠能够专一性地氧化纤维素,改善其降解性能。本研究就利用高碘酸钠氧化的方法改进细菌纤维素的降解性,并探讨其是否具有作为血管组织工程支架材料的潜能。 本研究分为两部分,第一部分是通过不同浓度的高碘酸钠在不同时间内与细菌纤维素反应,部分氧化细菌纤维素,通过醛基含量的测定,得到不同反应条件下的氧化度值,再通过模拟体液降解实验,确定氧化细菌纤维素是否具有优于未改性细菌纤维素的降解性能,通过微观结构的观测、水含量、湿膜孔隙率及抗拉强度的测定,对改性细菌纤维素物理性能进行表征,了解不同氧化程度对细菌纤维素性能的影响。通过体外细胞毒性实验与溶血实验评价氧化细菌纤维素的生物相容性,并筛选出具有作为组织工程血管支架潜力的氧化度。第二部分是通过间歇充氧法等方法进行小口径细菌纤维素管的培养,探讨培养条件对细菌纤维素管合成的影响。 结果显示,经过氧化改性的细菌纤维素降解性能优于未改性细菌纤维素。对不同氧化程度的细菌纤维素微观结构的观察、湿膜孔隙率、水含量的测定及抗拉强度的测定发现,随着细菌纤维素氧化程度的加深,其部分微观结构发生收缩,但纳米级纤维素丝仍存在。且微观结构的改变也带来了湿膜孔隙率、水含量、抗拉强度等的降低,但仍可作为组织工程支架进行更进一步的研究。通过细胞毒性研究筛选出的细胞毒性在0-1级内的实验组A组(醛基含量为9.80%±0.0101)、B组(醛基含量为11.02%±0.0114)、C组(醛基含量为22.27%±0.0177)氧化细菌纤维素来进行溶血实验,发现实验组(A、B、C组)都具有很好的血液相容性,具有组织工程血管支架材料的潜力。在对小口径细菌纤维管的合成中发现通过间歇式的充氧培养也可以制备小口径纤维素管,且其仍有很高的湿膜孔隙率与水含量。 综上所述,氧化改性能够提高细菌纤维素的降解性能,但不同的氧化度会导致其物理性能的改变,也会改变其细胞毒性。在实验中筛选出A、B、C组低氧化度的改性细菌纤维素有很好的生物相容性,且具有一定的优于未改性细菌纤维素的降解性能,在纳米纤维结构、湿膜孔隙率等方面与未改性细菌纤维素相差不大,具有作为组织工程血管支架的潜能。在对小口径细菌纤维素管的研究中发现通过间歇式的充氧培养也可以合成一定厚度的高湿膜孔隙率和含水量的小口径纤维素管。后续实验拟准备进一步提高小口径细菌纤维素管的厚度,并根据所筛选出的合适的氧化度,进行组织工程血管的构建。


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