论文摘要
器官芯片是一种在芯片上构建的器官生理微系统,它以微流控芯片为核心,通过与细胞生物学和工程学多种方法相结合,可以在体外模拟复杂的器官微环境,反映人体组织器官的主要结构和功能特征。这种微型的器官模型能帮助研究人员以最科学的方式来研究人体的各种生物学行为,判断人体对药物或外界刺激产生的反应,在生命科学研究、疾病模拟和新药研发等领域具有广泛应用价值。器官芯片的核心是脉管结构,目前,构建脉管结构的方法主要有立体光刻和3D打印,立体光刻过程繁琐且形成的结构多为二维,而3D打印技术由于其快速成型的特征,已成为构建复杂脉管结构的一个有效手段,但是直接打印容易引起所成型结构的变形。基于此,本研究提出一种在支撑体系中打印构建脉管系统的方法。本文的主要结论包括:(1)提出了基于支撑体系的3D打印方法,利用海藻酸钠作为生物墨水,分别以琼脂和明胶作为预聚体基质,它们具有一定的支撑作用,验证了这种方法在支撑体系中的可打印性,考察了生物墨水和预聚体基质相对粘度对打印行为的影响,打印参数改变对形成微通道直径的影响,基质厚度和柠檬酸钠浓度对形成微通道时间的影响,最终在可控的条件下打印出微通道芯片结构。(2)凝胶芯片结构及性能研究,我们制备出预聚体基质,琼脂和明胶作为支撑体系,并测试力学性能,考察了制备的脉管芯片在培养基长时间浸泡下的强度。另外检测其物质扩散性能,验证支撑体系能够进行大分子物质传输。(3)基于仿生脉管组织的构建,首先验证了在预聚体基质二维平面上的细胞粘附、增殖、生长能力。利用琼脂和明胶材料作为支撑体系制备微通道结构,在通道内部注入内皮细胞,考察形成仿生脉管组织的能力,最终构建成脉管组织结构。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论 1.1 论文研究背景与意义 1.2 构建器官芯片的方法 1.2.1 模塑法 1.2.2 挤出打印法 1.2.3 光刻打印法 1.3 构建器官芯片所用材料 1.3.1 生物墨水材料 1.3.2 预聚体基质材料 1.4 生物3D打印构建脉管系统的研究现状 1.4.1 血管打印 1.4.2 肾芯片打印 1.4.3 心脏芯片打印 1.4.4 肺芯片打印 1.5 3D打印海藻酸生物墨水的局限性和切入点 1.6 论文研究内容框架第二章 基于支撑体系的3D打印方法研究 2.1 概述 2.2 海藻酸墨水的可打印性 2.2.1 支撑体系中3D打印海藻酸盐过程 2.2.2 支撑体系的相变原理 2.2.3 海藻酸墨水的打印方法研究 2.2.4 3D打印微通道芯片宏观结构 2.2.5 微通道芯片流通性研究 2.3 3D打印微通道结构规律研究 2.3.1 喷头直径对打印微通道尺寸影响的研究 2.3.2 出墨速度和移动速度对微通道尺寸影响的研究 2.3.3 柠檬酸钠浓度对形成微通道时间影响的研究 2.3.4 基质厚度对形成微通道时间影响的研究 2.3.5 生物墨水和支撑体系粘度对打印行为影响的研究 2.3.6 钙离子浓度对形成不同交互形式微通道影响的研究 2.4 本章小结第三章 凝胶芯片的性能研究 3.1 概述 3.2 主要实验设备及药品 3.3 支撑体系理化性能表征 3.3.1 浸泡柠檬酸钠溶液对支撑体系强度的影响 3.3.2 琼脂和明胶含量对支撑体系力学性能影响 3.3.3 明胶含量对支撑体系力学性能影响 3.4 微通道物质扩散性能表征 3.4.1 微通道的流通性研究 3.4.2 分子级蛋白质在琼脂/明胶基质中的渗透研究 3.4.3 分子级蛋白质在明胶基质中的渗透研究 3.4.4 分子级蛋白质在凝胶基通道中的渗透研究 3.5 本章小结第四章 基于仿生脉管组织的构建和生物相容性评价 4.1 概述 4.2 主要试验设备及药品 4.2.1 实验材料与试剂 4.3 实验方法 4.3.1 细胞培养基及胰蛋白酶的配制方法 4.3.2 细胞培养方法 4.3.3 细胞毒性检测方法 4.3.4 细胞粘附方法 4.3.5 细胞骨架复染方法 4.3.6 数据统计分析 4.4 二维平面细胞培养 4.4.1 内皮细胞在琼脂/明胶基质表面的毒性评价 4.4.2 内皮细胞在琼脂/明胶基质表面的粘附行为分析 4.4.3 内皮细胞在琼脂/明胶基质表面的骨架组装结果与分析 4.4.4 内皮细胞在明胶基质表面的毒性评估 4.4.5 内皮细胞在明胶基质表面的粘附行为分析 4.4.6 内皮细胞在明胶基质表面的骨架组装结果与分析 4.5 三维微通道细胞培养 4.5.1 人体脐静脉内皮细胞的培养方法 4.5.2 微血管细胞活死荧光染色方法 4.5.3 微血管细胞骨架组装染色方法 4.5.4 琼脂/明胶支撑体系构建脉管组织研究 4.5.5 明胶支撑体系构建脉管组织研究 4.5.6 支撑体系构建脉管组织的宏观结构 4.6 本章小结第五章 结论和展望 5.1 全文总结 5.2 研究展望参考文献致谢攻读硕士期间发表的学术论文
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 王永康
导师: 黄晓波
关键词: 器官芯片,海藻酸钠,生物打印,内皮细胞
来源: 太原理工大学
年度: 2019
分类: 基础科学,医药卫生科技,信息科技
专业: 生物学,生物医学工程,计算机软件及计算机应用
单位: 太原理工大学
分类号: TP391.73;R318
总页数: 86
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标签：器官芯片论文; 海藻酸钠论文; 生物打印论文; 内皮细胞论文;
