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摘 要

透明质酸（HA）广泛存在于ECM中，有着良好的生物性能，在构建组织工程支架材料方面有着巨大的应用前景。本文通过对HA水凝胶进行个性化设计，利用高碘酸钠对HA进行氧化改性，得到醛基化的透明质酸（HA-CHO），再利用化学催化法将ε-聚赖氨酸（ε-PL）接枝上左旋多巴（Dopa），引入邻苯二酚结构增强其粘附性，得到改性后的ε-PL多巴衍生物（ε-PL-Dopa），通过席夫碱反应将二者缩合形成具有自愈合性能的的动态共价键交联的水凝胶。同时通过辣根过氧化酶（HRP）催化，使多巴衍生物上的邻苯二酚结构自交联，得到双网络结构的水凝胶。这样制备的水凝胶可制得具有良好生物学性能、粘附性强且拥有自愈合性能的组织工程支架材料。

关键词：透明质酸 ε-聚赖氨酸 水凝胶 组织工程 自愈合 生物相容性

Preparation and characterization of a hyaluronic acid-based hydrogel

Abstract

Hyaluronic acid (HA) is widely distributed in the ECM and has excellent biological properties. It has great promise in the construction of tissue engineering frameworks. In this study, HA hydrogels were individualized and oxidatively modified with sodium periodate to obtain aldehyde-based hyaluronic acid (HA-CHO), followed by the addition of ε. Chemically catalyzed polylysine Levodopa (Dopa) grafted (ε-PL) introduced a catechol structure to improve its adhesion and accepted a modified ε. -PPL Dopa Derivative (ε-PL-Dopa) base reaction condenses two into a dynamic covalent cross-linked hydrogel with self-healing properties. At the same time, the catechol structure on the dopa derivative is self-crosslinked by horseradish peroxidase (HRP) catalysis to obtain a hydrogel with a double network structure. The hydrogel thus prepared can produce tissue engineering scaffolds with excellent biological properties, strong adhesion and self-healing properties.

Key words: Hyaluronic acid；ε-polylysine；Hydrogels；Tissue Engineering ；Self healing；Biocompatibility

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 前言 1

1.1 组织工程 1

1.1.1 组织工程概述 1

1.1.2 组织工程基本原理 1

1.1.3 组织工程的应用 1

1.1.4 组织工程皮肤的发展现状 2

1.2水凝胶 2

1.2.1水凝胶概述 2

1.2.2个性化设计水凝胶在组织工程的应用 2

1.3透明质酸（HA）及HA水凝胶 3

1.3.1 HA水凝胶的概述 3

1.3.2HA水凝胶的改性 4

1.4 ε-聚赖氨酸及ε-聚赖氨酸水凝胶 4

1.4.1ε-聚赖氨酸概述 4

1.4.2 ε-聚赖氨酸的改性 5

1.5本文研究内容及意义 5

1.5.1研究背景及研究意义 5

1.5.2研究思路 6

第二章 实验部分 8

2.1实验药品及仪器 8

2.1.1实验药品 8

2.1.2实验仪器 8

2.2实验方法 9

2.2.1 HA-CHO的制备 9

2.2.2 ε-PL-Dopa的制备 9

2.2.1-2.2.2阶段实验注意事项： 9

2.2.3 ¹H NMR谱表征 10

2.2.4基于席夫碱反应和酶催化作用制备HA/ε-PL水凝胶 10

2.2.5 HA/ε-PL水凝胶的成胶化性能测试 10

2.2.6 HA/ε-PL水凝胶的微观形貌 10

2.2.7 HA/ε-PL水凝胶的自愈合性能测试 10

2.2.8 HA/ε-PL水凝胶的力学性能测试 11

2.2.9 HA/ε-PL水凝胶的生物学性能测试 11

第三章 实验结果及讨论 13

3.1¹H NMR谱分析（水凝胶的制备与表征） 13

3.2 HA/ε-PL水凝胶的成胶化性能分析 13

3.3 HA/ε-PL水凝胶的微观形貌分析 14

3.4 HA/ε-PL水凝胶的的自愈合性能分析 14

3.5 HA/ε-PL水凝胶的的力学性能分析 16

3.6 HA/ε-PL水凝胶的的生物学性能分析 16

第四章 结论 18

1.1 实验结论 18

参考文献 19

致谢 21

第一章 前言

• 1. 组织工程
     1. 组织工程概述

1987年，美国马萨诸塞州立大学医院的Joseph P. Vacanti和美国麻省理工学院的Robert Langer教授较为系统地提出了组织工程（tissue engineering）的概念，其含义为联合使用细胞、支架材料和生物活性因子以促进组织修复和再生方面的研究[1]。1993年，Joseph P. Vacanti和Robert Langer教授在《Science》杂志上发表了《Tissue Engineering》的文章，明确并系统性的阐述了组织工程的含义[2]。组织工程作为一门多学科交叉学科，其融合了细胞生物学、工程科学、材料科学和外科学等多个学科。[3]组织工程科学用生物材料构建一个三维网络支架来维持、促进人体细胞的生长，用于组织、器官的修复，恢复受损的组织或是器官的功能。

• • 1. 组织工程基本原理

组织工程技术利用活体组织以多种方式复原、维持或增强组织与器官[4]。其原理是从生物机体内提取少量的活体组织，再把种子细胞用酶从组织里分离出来，进行体外增殖培养，然后将增殖的种子细胞与具有良好生物相容性、可吸收性与可降解性的生物材料按一定比例混合后，使细胞附着在生物材料上，形成细胞与材料的复合物[5]。将混合后的复合物植入机体受损的组织或器官处，随着生物材料逐渐在机体内降解和吸收，附着的细胞在机体内不断增殖分化，最终形成或修复相应的组织或器官，以达到重建功能和修复创伤的目的[6]。组织工程学的提出，为传统的再生医学研究注入了新的活力，提供了一种新的思路。

• • 1. 组织工程的应用

组织工程化构建组织、器官在临床治疗上具有非常深远的意义，它避免了传统的自体移植与可能发生免疫排斥的异体移植存在的风险，并在生物支架材料降解后将形成与机体生理功能相同的活体组织，是比生物惰性的人工假体更为优越的一种组织修复方式。作为一种再生疗法，组织工程避免了器官移植存在的严重供体不足和伴有长期的抗免疫药物治疗的缺点。

组织工程技术几乎已经被应用于人体中每一处器官的再生与重建研究，皮肤、骨和软骨组织工程的研究开展最广泛，也最先获得成功。[7]

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