【摘 要】
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水凝胶高度模拟仿真人体组织,是理想ECM替代材料,ECM活性替代基团接枝于水凝胶三维骨架,再经多网络复合策略共同赋予生物医用水凝胶多功能智能性,相关研究可有效解决当前ECM材料制备研发系列问题。本课题研究从高生物相容壳聚糖（CS）多反应活性位点出发,创新性地将ECM替代基团邻苯二酚等进行修饰,得到类ECM成胶因子,后分别合成制备获得模拟神经细胞信号传导、物理支撑细胞架构及体内脏器密封止血等三类多功
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水凝胶高度模拟仿真人体组织,是理想ECM替代材料,ECM活性替代基团接枝于水凝胶三维骨架,再经多网络复合策略共同赋予生物医用水凝胶多功能智能性,相关研究可有效解决当前ECM材料制备研发系列问题。本课题研究从高生物相容壳聚糖（CS）多反应活性位点出发,创新性地将ECM替代基团邻苯二酚等进行修饰,得到类ECM成胶因子,后分别合成制备获得模拟神经细胞信号传导、物理支撑细胞架构及体内脏器密封止血等三类多功能集成生物医用水凝胶。本课题研究为多网络智能复合类ECM水凝胶的制备与功能研究提供新思路,对拓展水凝胶生物医学工程材料应用具有理论与实践意义。主要研究内容如下:首先,以CS为原料将ECM功能替代基团插入CS获得结构、功能各异新类ECM成胶因子:2-羟基-N’,N’,N’-三甲基乙胺-邻苯二酚羧甲基壳聚糖（CF-CatecholCMCS）、降冰片烯壳聚糖（Nor CS）、巯基壳聚糖（Thiolated-CS）和邻苯二酚双醛壳聚糖（Catechol-DCS）;将成胶因子经主族/过渡金属配位、硫醇-烯点击化学与Schiff反应等多样交联策略,与功能性聚合物借助氢键作用力复合,制备获得三种多网络智能复合生物医用水凝胶:CF-Catechol-CMCS/SA/PPy水凝胶、Nor CS/Thiolated-CS/SA水凝胶、Catechol-DCS/PVA/Agar水凝胶;通过对成胶因子与水凝胶结构解析,研究其热稳定性与微观形貌等特征,探索网络构建新方式。第二,水凝胶结构解析为基础,对水凝胶溶胀性能、降解性能及流变性能等基本性能进行比较分析,发现水凝胶交联密度与溶胀性能、降解性能呈现负相关,与流变性能呈现正相关。第三,选取最优基本性能水凝胶,分别对三种水凝胶生物医用功能进行研究,并探索其与目标水凝胶间的构效关系:（1）CF-Catechol-CMCS/SA/PPy水凝胶具有较优导电性与抑菌性,可修复小鼠受损坐骨神经;（2）Nor CS/Thiolated-CS/SA水凝胶具有优异的原位注射与自愈合特性,可充当小鼠软骨组织替代材料;（3）Catechol-DCS/PVA/Agar水凝胶力学性能优越,粘附性强,孔隙率高,可显著降低小鼠脏器出血量;（4）体外生物相容性实验发现不同原料组成、交联方式水凝胶均具有较高生物相容性,封装细胞生存率较高。综上,本研究构建获得三类类ECM智能复合水凝胶,其生物医学功能主要应用于促进缺损神经修复、原位注射组织替代、体内脏器密封止血等,且高生物相容性也支持了其体内实践应用。
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