枝化狀PEG交聯(lián)去細胞瓣復合材料研制及力學性能研究.pdf

1、第一部分枝化狀聚乙二醇衍生物PEG-NHS和PEG-DA的合成與鑒定
　　 目的:合成并鑒定兩種攜帶不同官能團的枝化狀聚乙二醇衍生物，并計算產物的產率和純度。
　　 方法:以線性PEG3400 單體為基礎，采用接枝共聚途徑，分別將4個N-羥基琥珀酰亞胺（-NHS）和丙烯酰基（-DA）官能團引入到PEG分子末端，形成枝化狀PEG-NHS和PEG-DA。
　　 結果:經IR、1H MRI和13C MRI 鑒定，證實產

2、物為枝化狀PEG-NHS和PEG-DA，PEG-NHS 產率為91.5％，純度為94.6％；PEG-DA 產率為90.4％，純度為92.8％。
　　 結論:線性PEG3400 單體可成功進行接枝共聚，形成功能化的枝化狀聚乙二醇衍生物PEG-NHS和PEG-DA。
　　 第二部分枝化狀PEG 交聯(lián)去細胞瓣及其條件優(yōu)化第一節(jié)去細胞瓣的制備及其巰基化修飾
　　 目的:制備豬去細胞主動脈瓣葉，并對其進行巰基化修飾及其修飾

3、條件優(yōu)化。
　　 方法:采用胰酶聯(lián)合去污劑方法，制備豬去細胞主動脈瓣。HE 染色和SEM 檢測去細胞效果。采用SATA 法對去細胞瓣進行巰基化修飾，并對巰基化修飾的條件通過正交實驗設計進行優(yōu)化。
　　 結果:胰酶聯(lián)合去污劑法可有效去除瓣膜內皮和間質細胞，細胞外基質保留完整；SATA 可有效對去細胞瓣進行修飾；當 SATA 濃度為2mg/mL、體系pH 值在7.2-7.6 之間、反應體系溫度控制在37℃、反應時間2h 能夠

4、最大程度的引入巰基。
　　 結論:采用SATA 可有效對豬去細胞瓣進行巰基化修飾。
　　 第二節(jié) PEG-NHS 交聯(lián)氨基與PEG-DA 交聯(lián)巰基的初步比較
　　 目的:比較PEG-NHS 交聯(lián)氨基和PEG-DA 交聯(lián)巰基，觀察效果差異和交聯(lián)后去細胞瓣力學性能的改變。
　　 方法:以分子量3400Da、8000Da和12000Da的枝化狀PEG-NHS和PEG-DA，分別交聯(lián)單純去細胞瓣（-NHS與氨基反

5、應）和巰基化去細胞瓣（-DA與巰基反應），比較兩種交聯(lián)方式在2h、4h和6h 交聯(lián)率的差異和交聯(lián)后去細胞瓣力學性能的差異。
　　 結果:PEG-DA組在2h、4h和6h的交聯(lián)率（％）均高于相同分子量PEG-NHS組。隨著分子量增加，PEG-NHS和PEG-DA組抗拉強度均呈增加趨勢，PEG-DA交聯(lián)去細胞瓣抗拉強度均高于相同分子量PEG-NHS組，其差異有統(tǒng)計學意義。
　　 結論:相對PEG-NHS與氨基反應而言，PEG

6、-DA與巰基反應的條件溫和，反應速度快，交聯(lián)后去細胞瓣力學性能更佳，更適合用作下一步化學修飾。
　　 第三節(jié)不同分子量PEG-DA 交聯(lián)去細胞瓣力學性能的變化
　　 目的:觀察不同分子量PEG-DA 交聯(lián)去細胞瓣力學性能的變化。
　　 方法:分別取3400Da、8000Da、12000Da、20000Da和40000Da的枝化狀PEG-DA，交聯(lián)巰基化去細胞瓣，單軸拉伸試驗測定其抗拉強度和彈性模量。
　　

7、 結果:當分子量從3400Da 增加至20000Da 時，PEG-DA 交聯(lián)去細胞瓣的抗拉強度由5.95±0.44MPa 增加至8.05±0.15MPa，但當分子量進一步增加至40000Da 時，抗拉強度有下降趨勢，其各組之間差異均有統(tǒng)計學意義。彈性模量則隨著分子量的增加而增大，至分子量40000Da 時顯著升高，其各組之間差異均有統(tǒng)計學意義。
　　 結論:分子量20000Da的PEG-DA 交聯(lián)去細胞瓣，可顯著增強去細胞瓣的抗

8、拉強度和彈性模量，使其更接近天然瓣膜生物力學性能，是一種理想的可用于構建組織工程心臟瓣膜復合支架材料的高分子聚合物。
　　 第四節(jié) PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣的反應體系條件優(yōu)化
　　 目的：探討PEG20000-DA與巰基化去細胞瓣交聯(lián)的最佳條件。
　　 方法：通過正交實驗設計，對交聯(lián)反應主要條件：-DA與-SH 官能團摩爾比、PEG 濃度和反應時間進行系統(tǒng)優(yōu)化，計算交聯(lián)率并作統(tǒng)計分析。
　　

9、結果：當-DA與-SH 官能團摩爾比由5:1 增加至20:1 時，交聯(lián)率顯著增加，但是當其摩爾比進一步增加至40:1 時，交聯(lián)率無顯著增加；PEG 濃度為10mg/mL，即可取得滿意的交聯(lián)效果，增加PEG 濃度，交聯(lián)率反而下降；交聯(lián)8h，可取得較好的交聯(lián)效果，進一步延長反應時間至24h，交聯(lián)率無明顯提高。
　　 結論：枝化狀PEG 丙烯?；倌軋F（-DA）與去細胞瓣巰基官能團（-SH）比例20:1，PEG 濃度10mg/mL，反

10、應時間8h，為PEG20000-DA 交聯(lián)巰基化去細胞瓣的最適宜條件。
　　 第三部分 PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料的生物力學性能研究
　　 第一節(jié) PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料靜態(tài)生物學和生物力學的影響
　　 目的：評價PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料靜態(tài)生物學和生物力學的影響。
　　 方法：取天然瓣（control組）、去細胞瓣（DAV組）、戊二醛交聯(lián)去細胞

11、瓣（GA組）
　　 和PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣（PEG組），分別測量其組織厚度、孔隙率和含水率，雙軸拉伸試驗測定周向和徑向的抗拉強度和彈性模量，彎曲試驗測定各組瓣葉彎曲模型。
　　 結果：PEG 交聯(lián)去細胞瓣復合材料組織厚度、孔隙率和含水率較其他各組有不同程度下降。力學測試顯示，PEG 交聯(lián)去細胞瓣復合材料周向和徑向的抗拉強度均較去細胞瓣組明顯增強，達到天然瓣葉水平；彈性模量和彎曲模量則較其他各組顯著為高，其

12、差異有統(tǒng)計學意義。
　　 結論：分子量20000Da的 PEG-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料，與去細胞瓣相比，其組織厚度、孔隙率和含水率有不同程度下降，但抗拉強度、彈性模量和彎曲模量明顯提高，且保留了天然瓣膜各向異性的生物力學特點。
　　 第二節(jié) PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料結構與構象穩(wěn)定性的影響
　　 目的：評價PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料結構和構象穩(wěn)定性的影響。
　　 方

13、法：采用示差掃描量熱法（DSC）測量各組瓣葉熱收縮溫度，采用膠原酶消化法評價其抗酶性分解能力，同時采用圓二色光譜（CD）和傅里葉紅外光譜（FTIR）法觀察PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣膠原蛋白構象（主要是蛋白質二級結構）的影響。
　　 結果：PEG組熱收縮溫度為75.16±0.69℃，較去細胞瓣組（67.63±1.09℃）有顯著提高；6h、12h和24h 抗酶性分解能力也顯著提高；CD 譜和FTIR 顯示，PEG 交聯(lián)未改

14、變去細胞瓣膠原蛋白構象。
　　 結論：PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料結構穩(wěn)定性顯著提高，其膠原蛋白構象無明顯影響。
　　 第三節(jié) PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料的抗鈣化性能
　　 目的：評價PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣復合材料的抗鈣化性能。
　　 方法：取戊二醛固定天然瓣（GA-NAV組）、戊二醛固定去細胞瓣（GA-DAV組）和PEG20000-DA 交聯(lián)去細胞瓣（PE