細菌纖維素復合多孔支架構筑三維細胞培養(yǎng)基質(zhì)及其性能評價.pdf

1、理想的三維細胞培養(yǎng)基質(zhì)應模擬細胞外基質(zhì)的結構與功能，具有合適的孔隙結構與孔隙率，并具有良好的生物相容性以及良好的力學性能。以模擬細胞外基質(zhì)（ECM）為目標，選擇合適的材料構建兼具微米尺度和納米尺度的三維微納多孔結構的支架材料是構建三維細胞培養(yǎng)基質(zhì)的關鍵，也是新型細胞培養(yǎng)基質(zhì)未來發(fā)展的趨勢。
　　細菌纖維素（BC）具有與天然的細胞外基質(zhì)相似的三維納米纖維網(wǎng)絡結構以及優(yōu)異的力學性能與良好的生物可降解性，因此被認為是最具發(fā)展?jié)摿Φ娜S細

2、胞培養(yǎng)基質(zhì)材料之一。然而，BC納米纖維構成的三維網(wǎng)狀結構孔徑一般為0.05～5μm，而理想的細胞培養(yǎng)基質(zhì)不僅需要納米尺度的孔隙，更需要孔徑為數(shù)十到數(shù)百微米的大孔。因此，根據(jù)三維細胞培養(yǎng)支架的實際應用要求，需要在BC三維網(wǎng)絡結構中構建微米級孔隙。
　　因此，本文的研究重點是以模擬細胞外基質(zhì)為目標，解決細菌纖維素由于缺少微米級多孔在細胞培養(yǎng)基質(zhì)應用方面的限制性，采用模板合成法，構建兼具微米級多孔與納米纖維的三維細胞培養(yǎng)基質(zhì)。本文分別以

3、兩種具有代表性的生物彈性體材料，聚氨酯（PU）多孔海綿以及聚癸二酸丙三醇酯彈性材料（PGS）作為多孔模板，在模板上靜態(tài)培養(yǎng)G. xylinus制備兼具微納結構的三維細胞培養(yǎng)基質(zhì)。具體工作如下：
　?。?）以熱塑性生物彈性體聚氨酯多孔海綿為模板，在其上靜態(tài)培養(yǎng) G. xylinus制備兼具微納結構的三維細胞培養(yǎng)基質(zhì)。結果表明， PU/BC微米級孔壁上表面存在分布均勻的細菌纖維素（納米纖維直徑為42±13nm），復合前后兩種支架孔徑與

4、孔隙率均無明顯差異，復合支架具有更好的吸水性和保液率。通過激光共聚焦顯微鏡對蛋白在支架的吸附進行表征，復合納米纖維后的支架材料對牛血清白蛋白有明顯吸附；PU/BC支架濕態(tài)斷裂強度是152.8±15.1 KPa，是PU架的2.4倍（64.5±4.4 KPa）；彈性模量是1.923±0.152 MPa，是PU支架的5.5倍,力學性能得到了很大提高。通過MTT測試與FE-SEM對脂肪干細胞的增殖及形態(tài)進行了評估，結果顯示PU/BC支架具有良好

5、的生物相容性，能夠促進細胞的粘附。這些結果證明，以聚氨酯多孔海綿為模板，通過模板合成法能夠構建微米級多孔和納米纖維的的三維BC微納支架，其在細胞培養(yǎng)方面具有良好的應用前景。
　?。?）通過鹽析法成功制備了孔徑為81±35μm，孔隙率為85.9±6.5％的PGS多孔支架。以此熱固性生物彈性體PGS的多孔支架為模板，在其上靜態(tài)培養(yǎng)G. xylinus制備兼具微納結構的三維細胞培養(yǎng)基質(zhì)。結果表明， PGS/BC具有相互連通的多孔結構，平

6、均孔徑為76±23μm，兩種支架的孔徑與孔隙率均無明顯差異。通過FE-SEM觀察到在微米級孔壁上修飾著類似天然細胞外基質(zhì)的納米纖維（納米纖維直徑為50±17μm）。激光共聚焦的表征結果顯示，BC納米纖維提高了PGS支架對牛血清白蛋白的吸附能力。PGS/BC復合支架濕態(tài)斷裂強度是12.5±2.1 KPa，是PGS支架的4.0倍（3.1±0.5 KPa）；彈性模量是28.3±3.1 KPa，是PGS支架的8.8倍(3.21±0.3 KPa)