枝化狀PEG交聯(lián)去細胞瓣復合材料研制及力學性能研究.pdf

1、第一部分枝化狀聚乙二醇衍生物PEG-NHS和PEG-DA的合成與鑒定
　　 目的:合成并鑒定兩種攜帶不同官能團的枝化狀聚乙二醇衍生物，并計算產(chǎn)物的產(chǎn)率和純度。
　　 方法:以線性PEG3400 單體為基礎(chǔ)，采用接枝共聚途徑，分別將4個N-羥基琥珀酰亞胺（-NHS）和丙烯?；?DA）官能團引入到PEG分子末端，形成枝化狀PEG-NHS和PEG-DA。
　　 結(jié)果:經(jīng)IR、1H MRI和13C MRI 鑒定，證實產(chǎn)

2、物為枝化狀PEG-NHS和PEG-DA，PEG-NHS 產(chǎn)率為91.5％，純度為94.6％；PEG-DA 產(chǎn)率為90.4％，純度為92.8％。
　　 結(jié)論:線性PEG3400 單體可成功進行接枝共聚，形成功能化的枝化狀聚乙二醇衍生物PEG-NHS和PEG-DA。
　　 第二部分枝化狀PEG 交聯(lián)去細胞瓣及其條件優(yōu)化第一節(jié)去細胞瓣的制備及其巰基化修飾
　　 目的:制備豬去細胞主動脈瓣葉，并對其進行巰基化修飾及其修飾

3、條件優(yōu)化。
　　 方法:采用胰酶聯(lián)合去污劑方法，制備豬去細胞主動脈瓣。HE 染色和SEM 檢測去細胞效果。采用SATA 法對去細胞瓣進行巰基化修飾，并對巰基化修飾的條件通過正交實驗設(shè)計進行優(yōu)化。
　　 結(jié)果:胰酶聯(lián)合去污劑法可有效去除瓣膜內(nèi)皮和間質(zhì)細胞，細胞外基質(zhì)保留完整；SATA 可有效對去細胞瓣進行修飾；當 SATA 濃度為2mg/mL、體系pH 值在7.2-7.6 之間、反應(yīng)體系溫度控制在37℃、反應(yīng)時間2h 能夠

4、最大程度的引入巰基。
　　 結(jié)論:采用SATA 可有效對豬去細胞瓣進行巰基化修飾。
　　 第二節(jié) PEG-NHS 交聯(lián)氨基與PEG-DA 交聯(lián)巰基的初步比較
　　 目的:比較PEG-NHS 交聯(lián)氨基和PEG-DA 交聯(lián)巰基，觀察效果差異和交聯(lián)后去細胞瓣力學性能的改變。
　　 方法:以分子量3400Da、8000Da和12000Da的枝化狀PEG-NHS和PEG-DA，分別交聯(lián)單純?nèi)ゼ毎辏?NHS與氨基反

5、應(yīng)）和巰基化去細胞瓣（-DA與巰基反應(yīng)），比較兩種交聯(lián)方式在2h、4h和6h 交聯(lián)率的差異和交聯(lián)后去細胞瓣力學性能的差異。
　　 結(jié)果:PEG-DA組在2h、4h和6h的交聯(lián)率（％）均高于相同分子量PEG-NHS組。隨著分子量增加，PEG-NHS和PEG-DA組抗拉強度均呈增加趨勢，PEG-DA交聯(lián)去細胞瓣抗拉強度均高于相同分子量PEG-NHS組，其差異有統(tǒng)計學意義。
　　 結(jié)論:相對PEG-NHS與氨基反應(yīng)而言，PEG

6、-DA與巰基反應(yīng)的條件溫和，反應(yīng)速度快，交聯(lián)后去細胞瓣力學性能更佳，更適合用作下一步化學修飾。
　　 第三節(jié)不同分子量PEG-DA 交聯(lián)去細胞瓣力學性能的變化
　　 目的:觀察不同分子量PEG-DA 交聯(lián)去細胞瓣力學性能的變化。
　　 方法:分別取3400Da、8000Da、12000Da、20000Da和40000Da的枝化狀PEG-DA，交聯(lián)巰基化去細胞瓣，單軸拉伸試驗測定其抗拉強度和彈性模量。
　　

7、 結(jié)果:當分子量從3400Da 增加至20000Da 時，PEG-DA 交聯(lián)去細胞瓣的抗拉強度由5.95±0.44MPa 增加至8.05±0.15MPa，但當分子量進一步增加至40000Da 時，抗拉強度有下降趨勢，其各組之間差異均有統(tǒng)計學意義。彈性模量則隨著分子量的增加而增大，至分子量40000Da 時顯著升高，其各組之間差異均有統(tǒng)計學意義。
　　 結(jié)論:分子量20000Da的PEG-DA 交聯(lián)去細胞瓣，可顯著增強去細胞瓣的抗

8、拉強度和彈性模量，使其更接近天然瓣膜生物力學性能，是一種理想的可用于構(gòu)建組織工程心臟瓣膜復合支架材料的高分子聚合物。
　　 第四節(jié) PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣的反應(yīng)體系條件優(yōu)化
　　 目的：探討PEG20000-DA與巰基化去細胞瓣交聯(lián)的最佳條件。
　　 方法：通過正交實驗設(shè)計，對交聯(lián)反應(yīng)主要條件：-DA與-SH 官能團摩爾比、PEG 濃度和反應(yīng)時間進行系統(tǒng)優(yōu)化，計算交聯(lián)率并作統(tǒng)計分析。
　　

9、結(jié)果：當-DA與-SH 官能團摩爾比由5:1 增加至20:1 時，交聯(lián)率顯著增加，但是當其摩爾比進一步增加至40:1 時，交聯(lián)率無顯著增加；PEG 濃度為10mg/mL，即可取得滿意的交聯(lián)效果，增加PEG 濃度，交聯(lián)率反而下降；交聯(lián)8h，可取得較好的交聯(lián)效果，進一步延長反應(yīng)時間至24h，交聯(lián)率無明顯提高。
　　 結(jié)論：枝化狀PEG 丙烯?；倌軋F（-DA）與去細胞瓣巰基官能團（-SH）比例20:1，PEG 濃度10mg/mL，反

10、應(yīng)時間8h，為PEG20000-DA 交聯(lián)巰基化去細胞瓣的最適宜條件。
　　 第三部分 PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料的生物力學性能研究
　　 第一節(jié) PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料靜態(tài)生物學和生物力學的影響
　　 目的：評價PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料靜態(tài)生物學和生物力學的影響。
　　 方法：取天然瓣（control組）、去細胞瓣（DAV組）、戊二醛交聯(lián)去細胞

11、瓣（GA組）
　　 和PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣（PEG組），分別測量其組織厚度、孔隙率和含水率，雙軸拉伸試驗測定周向和徑向的抗拉強度和彈性模量，彎曲試驗測定各組瓣葉彎曲模型。
　　 結(jié)果：PEG 交聯(lián)去細胞瓣復合材料組織厚度、孔隙率和含水率較其他各組有不同程度下降。力學測試顯示，PEG 交聯(lián)去細胞瓣復合材料周向和徑向的抗拉強度均較去細胞瓣組明顯增強，達到天然瓣葉水平；彈性模量和彎曲模量則較其他各組顯著為高，其

12、差異有統(tǒng)計學意義。
　　 結(jié)論：分子量20000Da的 PEG-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料，與去細胞瓣相比，其組織厚度、孔隙率和含水率有不同程度下降，但抗拉強度、彈性模量和彎曲模量明顯提高，且保留了天然瓣膜各向異性的生物力學特點。
　　 第二節(jié) PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料結(jié)構(gòu)與構(gòu)象穩(wěn)定性的影響
　　 目的：評價PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料結(jié)構(gòu)和構(gòu)象穩(wěn)定性的影響。
　　 方

13、法：采用示差掃描量熱法（DSC）測量各組瓣葉熱收縮溫度，采用膠原酶消化法評價其抗酶性分解能力，同時采用圓二色光譜（CD）和傅里葉紅外光譜（FTIR）法觀察PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣膠原蛋白構(gòu)象（主要是蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)）的影響。
　　 結(jié)果：PEG組熱收縮溫度為75.16±0.69℃，較去細胞瓣組（67.63±1.09℃）有顯著提高；6h、12h和24h 抗酶性分解能力也顯著提高；CD 譜和FTIR 顯示，PEG 交聯(lián)未改

14、變?nèi)ゼ毎昴z原蛋白構(gòu)象。
　　 結(jié)論：PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性顯著提高，其膠原蛋白構(gòu)象無明顯影響。
　　 第三節(jié) PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料的抗鈣化性能
　　 目的：評價PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料的抗鈣化性能。
　　 方法：取戊二醛固定天然瓣（GA-NAV組）、戊二醛固定去細胞瓣（GA-DAV組）和PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣（PE