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用材料调控细胞行为为生物医学应用提供了广阔的前景,然而生物材料和细胞之间的相互作用是非常复杂的,材料的孔隙率、种类、模量、生物相容性以及降解速率等都会对细胞行为产生影响。传统收获贴壁细胞的主要方法是胰蛋白酶消化法,其主要通过降解细胞外基质(ECM)来实现细胞与材料的分离。但是胰蛋白酶在消化ECM的同时也会破坏膜蛋白,致使细胞活性降低甚至某些功能的缺失,导致收获的细胞难以用于细胞治疗。聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)是一种目前被广泛应用于收获贴壁细胞的温敏性聚合物,在组织工程和再生医学领域有非常大的潜力。然而,目前用于细胞培养的PNIPAM材料还有很多不足(如力学性能以及生物相容性较差),所以开发新型改良的PNIPAM智能材料已经成为一种趋势。有文献报道基底材料的机械性能对贴壁细胞的扩增有较大影响。本文旨在制备具有温度响应性的有机无机复合水凝胶,探究水凝胶力学性能对贴壁细胞生长的影响,最后通过改变外界温度来调控细胞在材料上的贴附和脱附。 具体实施方式如下: 1.以N-异丙基丙烯酰胺(N-Isopropyl acrylamide,NIPAM)、低聚乙二醇甲基丙烯酸酯(OEGMA)和八甲基丙烯酸甲酯笼形倍半硅氧烷(Octa-methacrylate polyhedral oligomeric silsesquioxane,OMAPOSS)为原料,通过紫外光引发自由基聚合构建了一系列不同力学性能的POSS-PNIPAM温敏性水凝胶。通过温敏溶胀曲线和表面接触角证明水凝胶具有良好的温度响应性;单轴压缩测试和流变学测试表明POSS能够显著的提高水凝胶的力学性能;扫描电镜(SEM)观察分析POSS-PNIPAM水凝胶的内部结构。最后,将POSS-PNIPAM水凝胶用于海拉细胞(Hela)和人羊膜间充质干细胞(hAMSCs)的体外培养,结果表明水凝胶力学性能的提高能提高这两种细胞在水凝胶表面的贴壁率和扩增倍数,且表面的细胞能通过降温进行收获。 2.以N-异丙基丙烯酰胺(N-Isopropyl acrylamide,NIPAM)、甲基丙烯酸酯壳聚糖(Methacrylate Chitosan,CSMA)和双壁氧化碳纳米管(Oxidized double-walled carbon nanotubes,DWCNT)为原料,通过紫外光引发自由基聚合构建了一系列的DWCNT-PNIPAM温敏性水凝胶。通过水凝胶在不同温度下的形态证明DWCNT-PNIPAM具有温度响应性。将该DWCNT-PNIPAM水凝胶用于L929细胞的体外培养,通过细胞的贴壁率和扩增倍数对水凝胶的配方进行优化。我们将在后续工作中比较DWCNT-PNIPAM水凝胶和商业细胞培养基质在培养贴壁细胞方面的差异。