论文总字数：22087字

摘 要

皮肤作为人体最大的生物组织，是抵御体外病毒的首道重要防线，在维护机体环境平衡稳定、阻止外界侵害中起到了十分重要的作用。在供体移植价格昂贵的情况下，可以利用以3d打印为基础的组织工程修复手段。透明质酸透明质酸（HA）又称糖醛酸，因大分子多糖类的结构具有优良的细胞亲和性，以其为基质构建的水凝胶材料具有亲水的三维聚合物网络，其物理性质与软组织基质非常相似，是理想的组织工程再生修复支架材料。

近年来，由相‌‌容‌的‌聚合物‌材料‌制成‌的‌许多‌水凝胶‌已‌应用‌于‌皮肤‌组织‌的‌再生‌和‌修复‌。‌水凝胶‌的‌优势‌在于‌‌比‌任何‌其他合成‌生物‌材料‌都‌更‌靠近‌生命‌组织‌，理化性质与细胞组织成分类似，吸水后具有优良的相容性，可降低与周围组织的摩擦，使得材料性能更接近生物组织。

相比采用物化交联法制透明质酸水凝胶的传统方式，光交联构建的水凝胶体系反应迅捷、无毒性、重复性好，还有可控注射特性的独特优势，在临床使用时更加便捷。因此，选择合适的基体材料和交联方法，设计可控注射成型的水凝胶材料已成为皮肤组织工程研究的重点之一。

本课题将基于皮肤组织工程的需求，通过对透明质酸基体材料的功能化修饰获得光交联水凝胶体系，并对改性透明质酸进行表征，为后期实现三维包载细胞打印、获得个性化修复皮肤组织模型的提供理论基础。

关键词：透明质酸 皮肤组织工程 水凝胶 3D生物打印

Abstract

In the case of expensive donor transplantation, tissue engineering repair methods based on 3D printing can be used. Hyaluronic acid (HA), also known as uronic acid, has good compatibility and biodegradability with the structure and physical and chemical properties of macromolecular polysaccharides, and the hydrogel constructed by it is used as a hydrophilic three-dimensional polymerization The biological network, whose physical properties are very similar to the cell matrix, is an ideal scaffold material for tissue engineering regeneration repair.

In recent years, capacitypolymermaterial made of many hydrogels have been applied for skintissueregeneration and repair. The advantage of hydrogelis that is more than any other synthetic biological material all more closer to lifetissue, the physical and chemical properties are similar to those of cell tissue, and have excellent compatibility after water absorption. Can reduce the friction with the surrounding tissue, so that the material performance is closer to biological tissue.

The traditional method of preparing hyaluronic acid hydrogel by physical-chemical crosslinking method is difficult to control the crosslinking density and the strength is not high. Some toxic organic solvents will also be introduced. In contrast, photocrosslinking to construct hydrogel systems has The advantages of quick response, non-toxic solvents and good repeatability, as well as the unique advantages of controlled injection characteristics, make it more convenient for clinical use. Therefore, the selection of suitable matrix materials and cross-linking methods and the design of controllable injection molded hydrogel materials have become one of the focuses of skin tissue engineering research.

Based on the needs of skin tissue engineering, this topic will obtain a photo-crosslinked hydrogel system through functional modification of the hyaluronic acid matrix material, and characterize the modified hyaluronic acid to achieve three-dimensional entrapment cell printing Provide theoretical basis for personalized repair of skin tissue model.

Keywords: hyaluronic acid; skin tissue engineering; hydrogel; 3D bioprinting

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 皮肤组织工程 1

1.2 组织工程再生修复支架材料 1

1.2.1 合成水凝胶材料 2

1.2.2 天然水凝胶材料 2

1.3 水凝胶交联体系的设计与构建 3

1.3.2 点击化学 3

1.3.3 可注射水凝胶的光交联成胶方式 5

1.3 生物3D打印在皮肤组织工程中的应用 5

1.4 课题的提出 6

1.4.1 本论文的研究要求 6

第二章 光交联透明质酸水凝胶的制备与表征 7

2.1 实验部分 7

2.1.1 实验设备和实验试剂： 7

2.1.2 透明质酸的修饰：HA-CHO的制备 8

2.1.3 氧化度的测定： 9

2.1.4 核磁共振氢谱（¹H NMR）测试 9

2.1.5 傅里叶红外光谱分析（FT-IR）： 10

2.1.6 HA/PEG水凝胶的制备 10

2.1.7 水凝胶的溶胀性能和降解性能测试 11

‌2.1.8 扫描电子显微镜（SEM）测试 12

第三章 预测实验结果 13

3.1预测实验结果 13

3.1.1 氧化透明质酸的表征 13

3.1.2水凝胶的溶胀性能和降解速率 14

3.1.3 冻干凝胶的微观网络形貌 16

3.2 本章小结 17

第四章 总结与展望 18

4.1 光交联水凝胶体系与3D生物打印技术的结合 18

4.2结论 18

参考文献 20

第一章 绪论

1.1 皮肤组织工程

皮肤作为人体中最大的生物组织，是防御外在病毒的首道重要防线，在维护机体环境平衡稳定、阻止外界侵害中起到了十分重要的作用。同时，皮肤覆盖了我们的全身，也很容易受到外界侵害，如果受到半径大于2厘米的皮肤组织损伤，机体将无法通过正常的新陈代谢来愈合^[1]，必须用各种各样的暂时性或永久性的皮肤替代品来修复损伤创面。烧伤、创口深度大、慢性愈合的伤口都有概可能对人体正常机能造成不可逆转的损害，需用医疗手段来进行修复。可以采用供体移植的办法来治疗修复，然而其材料往往价格高昂，供不应求，在这种情况下，组织工程支架材料不失为一个合适的选择。

皮肤组织工程最主要研究的三个关键问题是种子细胞、支架材料及体外构建技术，目前公认的组织工程皮肤是指由种子细胞和支架材料在体外三维结构中构建的皮肤替代物，但从广义上讲，还包括由细胞或支架组成的组织工程化皮肤产品^[2]。理想的皮肤组织替代材料需要有下列特性：能有效抵抗细菌感染；可以防止皮肤脱水；可以抵抗推力和伤口缺氧；低成本; 易于准备，使用和存储；适用范围广，保存时间长；没有免疫原性；厚度灵活；可以粘附不规则伤口；可以长时间附着在伤口上可以长时间覆盖伤口表面；可以重建表皮，真皮和附属器官^[3]。

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