體外細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)材料聚丙烯酰胺水凝膠力學(xué)性能的測(cè)定與控制.pdf

1、細(xì)胞生長(zhǎng)的力學(xué)環(huán)境對(duì)其生物學(xué)行為的影響是不可忽視的，其中細(xì)胞遷移運(yùn)動(dòng)和形態(tài)表型在很大程度上受到基底力學(xué)特性如硬度的影響。目前的體外培養(yǎng)模型存在一個(gè)普遍、突出的問(wèn)題，即培養(yǎng)基質(zhì)硬度（玻璃或塑料培養(yǎng)皿）與細(xì)胞在體生長(zhǎng)環(huán)境軟硬度相差極大，導(dǎo)致研究結(jié)果與細(xì)胞在體內(nèi)實(shí)際生長(zhǎng)的生物學(xué)行為發(fā)生極大的偏差。因此，研究細(xì)胞對(duì)其所處的力學(xué)環(huán)境的響應(yīng)規(guī)律，對(duì)于彌補(bǔ)現(xiàn)有體外研究模型的缺失，正確認(rèn)識(shí)這些疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尋找有效的治療和預(yù)防手段，意義重大。

2、而建立力學(xué)性能可控的體外細(xì)胞培養(yǎng)模型，是開(kāi)展上述觀察和研究的重要環(huán)節(jié)。
　　為了構(gòu)建基本符合細(xì)胞在體生物化學(xué)和生物物理環(huán)境的體外培養(yǎng)模型，解決生物物理環(huán)境模擬中細(xì)胞粘附基質(zhì)的力學(xué)性能定量控制和表征的問(wèn)題，研究了力學(xué)性能可控的體外細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)材料聚丙烯酰胺水凝膠(PAHG)的合成，并利用浮力克服自重變形原理設(shè)計(jì)的拉伸裝置、及計(jì)算機(jī)圖型處理軟件測(cè)量技術(shù)，建立了低彈性模量材料PAHG彈性模量的測(cè)量法。通過(guò)對(duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，討論了交聯(lián)

3、劑與單體的摩爾比(d)和含水率(w)對(duì)彈性模量的影響，以及對(duì)飽和含水率的影響。應(yīng)用回歸分析建立了d與PAHG飽和含水率、飽和彈性模量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。利用該數(shù)學(xué)模型及自編程序，計(jì)算具有設(shè)定飽和彈性模量的PAHG的d，通過(guò)d對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)狀態(tài)下PAHG彈性模量進(jìn)行定量控制，相對(duì)誤差0.025-0.12，可用于基質(zhì)力學(xué)性能對(duì)細(xì)胞生物學(xué)行為影響的定量研究。本研究在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了與肝組織生理和病理硬度相當(dāng)?shù)捏w外培養(yǎng)環(huán)境，探索基底硬度對(duì)肝