自组装微纳结构的构建及其调控细胞黏附的机制研究

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自组装微纳结构广泛存在于自然界中,构成生物体中复杂有序的多级结构。细胞外基质作为细胞生存的环境,可以通过糖蛋白、层黏连蛋白和胶原蛋白等组分的自组装过程获得多层级微纳结构,从而调控细胞内信号传导以及细胞黏附、迁移、增殖和分化等生理过程。其中,良好的细胞黏附在胚胎发育、组织再生和伤口愈合等多种生理过程中具有重要作用。因此研究自组装微纳结构对细胞黏附行为的影响及相关机制具有重要意义。本论文通过分别构建胆甾相纤维素纳米晶和光响应液晶嵌段共聚物的自组装微纳结构,并研究了上述自组装微纳结构对细胞黏附的影响及其作用机制。论文第二章采用硫酸水解法成功制备了纤维素纳米晶(CNC),并对其形貌和理化性质进行了表征。通过CNC悬浮液的蒸发诱导自组装和添加强电解质分别制备了胆甾相和无定形纤维素纳米晶薄膜(L-CNC和A-CNC),通过表征发现L-CNC具有左手手性胆甾相取向,A-CNC则为无规排列。在两种不同微纳结构表面培养小鼠成纤维细胞(L929),荧光染色、单细胞力谱等实验表征表明L-CNC表面细胞黏附效果比A-CNC表面更优异。免疫荧光染色和免疫印迹试验(Western blot)表明,L-CNC表面微纳结构增强了整合素介导的细胞黏附作用,促进了细胞内踝蛋白的表达和F-肌动蛋白的组装,进而影响了细胞的黏附过程。论文第三章为进一步探索表面微纳结构对于细胞黏附行为的动态调节,基于偶氮苯合成了可光响应动态切换表面微纳结构的液晶嵌段共聚物。成功制备了具有取向结构的聚合物涂层,并能迅速对紫外光(365 nm)做出响应,实现表面微纳结构的转变。在材料表面培养小鼠成纤维细胞(L929),初步探索了光响应性表面微纳结构对细胞黏附行为的影响。本论文首次研究了胆甾相纤维素纳米晶和光响应液晶嵌段共聚物自组装形成的表面微纳结构对细胞黏附行为的影响以及相关黏附机制,有助于更好的理解材料与细胞的相互作用。为生物医用材料特别是自组装仿生材料、组织修复材料等植入体相关材料提供表面结构设计方面的参考。
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