細(xì)菌纖維素復(fù)合多孔支架構(gòu)筑三維細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)及其性能評價.pdf

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

2、胞培養(yǎng)基質(zhì)材料之一。然而，BC納米纖維構(gòu)成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)孔徑一般為0.05～5μm，而理想的細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)支架的實(shí)際應(yīng)用要求，需要在BC三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中構(gòu)建微米級孔隙。
　　因此，本文的研究重點(diǎn)是以模擬細(xì)胞外基質(zhì)為目標(biāo)，解決細(xì)菌纖維素由于缺少微米級多孔在細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)應(yīng)用方面的限制性，采用模板合成法，構(gòu)建兼具微米級多孔與納米纖維的三維細(xì)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(jié)構(gòu)的三維細(xì)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(jié)構(gòu)的三維細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)。結(jié)果表明， PU/BC微米級孔壁上表面存在分布均勻的細(xì)菌纖維素（納米纖維直徑為42±13nm），復(fù)合前后兩種支架孔徑與

4、孔隙率均無明顯差異，復(fù)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(jìn)行表征，復(fù)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(qiáng)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(xué)性能得到了很大提高。通過MTT測試與FE-SEM對脂肪干細(xì)胞的增殖及形態(tài)進(jìn)行了評估，結(jié)果顯示PU/BC支架具有良好

5、的生物相容性，能夠促進(jìn)細(xì)胞的粘附。這些結(jié)果證明，以聚氨酯多孔海綿為模板，通過模板合成法能夠構(gòu)建微米級多孔和納米纖維的的三維BC微納支架，其在細(xì)胞培養(yǎng)方面具有良好的應(yīng)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(jié)構(gòu)的三維細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)。結(jié)果表明， PGS/BC具有相互連通的多孔結(jié)構(gòu)，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(xì)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(jié)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(fù)合支架濕態(tài)斷裂強(qiáng)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)