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《乳液模板法制備多孔復(fù)合水凝膠及其性能研究》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、碩士學(xué)位論文乳液模板法制備多孔復(fù)合水凝膠及其性能研究作者姓名金敏學(xué)科專業(yè)材料學(xué)指導(dǎo)教師劉卅副教授所在學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期2018年4月StudyonthepreparationandpropertiesofmacroporouscompositehydrogelsbasedonemulsiontemplateADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:JinMinSupervisor:AssiociateProf.LiuSa
2、SouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分類號:學(xué)校代號:10561學(xué)號:201520114677華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文乳液模板法制備多孔復(fù)合水凝膠及其性能研究作者姓名:金敏指導(dǎo)教師姓名、職稱:劉卅副教授申請學(xué)位級別:碩士學(xué)科專業(yè)名稱:材料學(xué)研究方向:生物醫(yī)用材料論文提交日期:2018年4月23日論文答辯日期:2018年5月31日學(xué)位授予單位:華南理工大學(xué)學(xué)位授予日期:年月日答辯委員會成員:主席:曹曉東委員:施雪濤杭飛吳剛方立明摘要水凝膠具有
3、親水的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),其構(gòu)成的含水環(huán)境與細胞所處的生理環(huán)境相似,因此被廣泛用于模擬細胞外基質(zhì)(ECM)。同時,凝膠內(nèi)部孔洞結(jié)構(gòu)也十分重要,孔洞的三維結(jié)構(gòu)、尺寸及孔間連通性等可直接影響細胞的粘附和遷移、胞外基質(zhì)的分泌以及組織的長入。乳液模板法由于其制備簡單、穩(wěn)定性好、可為體系帶來特異功能等特點受到廣泛關(guān)注,是常用的多孔材料構(gòu)建方法。本論文基于乳液模板法,制備不同乳液體系,通過連續(xù)相聚合,得到具有內(nèi)部高度連通的復(fù)合多孔凝膠支架。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:對纖維素納米晶體(CNC)進行超分子改性,引入帶有四重氫
4、鍵官能團的2-脲基-4[1H]-嘧啶酮(UPy),改善CNC親疏水性,制備水包油Pickering乳液,探究CNC改性前后的理化性能變化并考察乳液的尺寸;以CNC-UPy穩(wěn)定乳液為模板,水相引入丙烯酰胺聚合物網(wǎng)絡(luò),得到復(fù)合多孔水凝膠,對凝膠的力學(xué)、溶脹、孔洞形貌等進行表征,并對材料的細胞粘附性進行測試。實驗結(jié)果表明,改性后的CNC疏水性增強,可形成穩(wěn)定的水包油乳液,凝膠具有連通的開孔結(jié)構(gòu),隨著CNC含量的增加,乳液尺寸降低,凝膠力學(xué)性能增加,孔徑減小。體外細胞實驗表明凝膠能夠很好地支持小鼠骨髓間充
5、質(zhì)干細胞(BMSCs)的粘附和生長,展示支架良好的生物相容性。為進一步探究乳液模板的通用性,以甲基丙烯酸酐改性明膠(GelMA)作為乳液穩(wěn)定劑,經(jīng)高速機械攪拌,形成新型的水包空氣乳液,以該乳液為模板,首先加入了碳納米管粒子構(gòu)建復(fù)合乳液并制備出多孔復(fù)合凝膠。結(jié)果顯示,當(dāng)GelMA溶液濃度為10wt%時能夠形成穩(wěn)定乳液,碳納米管與GelMA有良好的吸附作用,促進乳液的穩(wěn)定,并增加凝膠力學(xué)強度。最后,在GelMA乳液模板中引入具有促成骨分化特性的粘土納米粒子(clay),通過水相單體聚合,得到有機-無機
6、復(fù)合多孔凝膠,對凝膠理化性能進行探究,并重點考察了凝膠的細胞相容性及促成骨分化效果。BMSCs/凝膠的共培養(yǎng)結(jié)果表明此多孔凝膠支架擁有良好的細胞粘附性,clay的加入促進了堿性磷酸酶(ALP)的分泌,表明細胞向成骨分化的趨勢,說明GelMA/clay多孔支架在骨修復(fù)方面的潛在應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞:乳液模板法;多孔凝膠;纖維素納米晶體;明膠;細胞粘附性IABSTRACTHydrogelisoneofmostpromisingmaterialstomimicextracellularmatrixdueto
7、itshydrophiliccross-linkingnetworkandaqueousenvironmenttosupportcellgrowth.Theporousstructureofthehydrogelisalsoimportant.Thethree-dimensionhighlyinterconnectedporescouldsignificantlyaffectthecelladhesion,proliferation,migration,secretionandtissueingr
8、owth.Emulsiontemplatingtechniqueisanimportanttoolforthepreparationoforderedhighlyporousmaterialsinbiomedicalfield.Inthisdissertation,wepreparedporoushydrogelswithinterconnectedopen-porousstructurebasedonemulsiontemplatesstabilizedbydifferentst