光响应凝胶支架材料的制备及其性能研究

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刺激响应型水凝胶是一类可以对外界刺激(如光、pH、温度等)响应的具有三维多孔结构的亲水聚合物网络,在药物输送系统、组织工程等领域显示了一定的应用潜力。光响应凝胶支架材料能在光刺激作用下改变其性能,从而可模拟天然组织中细胞所处的动态微环境。螺吡喃是一种在光照下可以发生闭环体苯并螺喃(SP)和开环体部花菁(MC)可逆光异构化反应的小分子。基于螺吡喃的特性,本论文制备了两种含有螺吡喃结构单元的光响应水凝胶,考察了凝胶光响应性能、亲-疏水性能和力学性能,以及对细胞黏附、增殖和早期成骨分化行为的影响。主要研究内容如下:第一章概述了刺激响应型凝胶,例如温度响应型、pH响应型和光响应型凝胶等。重点介绍了光响应凝胶的研究进展,包括光调控凝胶的理化性能、生物活性分子以及生物因子等。最后,介绍了螺吡喃光响应凝胶的研究进展,包括螺吡喃的结构、理化性质及其在生物医学领域的应用。第二章中以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、螺吡喃甲基丙烯酸酯(SPMA)、丙烯酰基-6-氨基己酸(A6ACA)为单体,经蓝光辐照制备了一种光、温度双重响应型凝胶。该凝胶具有快速、可逆的光响应性能,以及良好的温度响应性能,进而,考察了骨髓间充质干细胞(BMSCs)在凝胶表面的光调控黏附-脱附行为。实验结果表明,该凝胶还具有良好的细胞相容性和光调控的细胞脱附能力。第三章中以聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、SPMA和A6ACA为主要原料,经蓝光辐照制备了光响应凝胶。系统考察了凝胶的光响应性能、力学性能、亲-疏水性能,以及光调控凝胶对BMSCs生长、黏附、增殖和早期成骨分化行为的影响。结果表明:(1)凝胶具有良好的光响应性能;(2)通过UV-Vis可调节凝胶的亲-疏水性能;(3)凝胶具有良好的细胞相容性和光调控的可逆、无损的细胞脱附-黏附能力;(4)凝胶经白光照射后有利于BMSCs的早期成骨分化。
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