摘 要

透明质酸（Hyaluronic acid，HA）是一种广泛存在于软骨组织的细胞外基质中的天然高分子聚合物，具有很强的吸水性。在组织工程支架中使用HA，可以改善支架中是微环境，促进细胞的增殖和黏附等过程。聚乙二醇双丙烯酸酯（Polyethylene glycol diacrylate, PEGDA）是人工合成的大分子单体，能光聚形成水凝胶，具有很好的力学机械性能，但不具有细胞黏附性，缺乏功能位点。

本实验旨在通过甲基丙烯酸酐（methacrylic anhydride），与HA反应后获得酰基化的HA（MeHA）。将MeHA再与PEGDA光聚形成复合生物材料支架。一方面，PEGDA为形成的水凝胶提供很好的力学机械性能，而另一方面，通过化学交联结合在水凝胶上的MeHA促进了细胞黏附。

本次实验成功合成MeHA，¹H NMR检测其酰基化程度达到15%，能与PEGDA很好的共聚合形成复合生物材料支架，并且混合MeHA后对水凝胶的溶胀影响较小，很好的保持了PEGDA的力学机械性能；细胞实验也表明，复合支架一定程度上可以促进大鼠间充质干细胞BMSCs成软骨分化。

关键词：透明质酸（HA）；聚乙二醇（PEG）；甲基丙烯酸透明质酸酯（MeHA）；光交联；

Abstract

Hyaluronic acid is kind of Natural polymers widely found in the extracellular matrix in cartilage tissue. HA used in tissue engineering scaffolds, can improve the micro - environment in the scaffolds, promote the process of cell proliferation and adhesion. Polyethylene glycol diacrylate is a synthetic macromolecule monomer,it can form hydrogels through photopolymerization. And the hydrogels has good mechanics properties,but do not have adhesion of cell, and it is lack of functional sites.

This experiment aims to anhydrided HA by methacrylic Anhydride to get the acylation ester HA ( MeHA ).Then we will photo-link MeHA with PEGDA to form a composite biomaterial scaffold. On the one hand, it has a good mechanical properties with PEGDA, on the other hand , the binding MeHA promote cell adhesion.

15% anhydrided MeHA was Synthesized and tested by ¹H NMR. And it can photo-link to form a composite biomaterial scaffold with PEGDA . The composite biomaterial scaffold contains the good mechanical properties with PEGDA and its swelling ratio changed little. Finally we took a cell experimental and the result shows that the composite biomaterial scaffold can promote BMSCs differentiation into cartilage

Key Words: Hyaluronate (Hyaluronic acid, HA); polyethylene glycol (PEG); methacrylic ester of hyaluronic acid (MeHA); photo-crosslinking;

目录

第1章 绪论 2

1-1 透明质酸（Hyaluronic acid，HA） 2

1-2 MeHA水凝胶 2

1-3 聚乙二醇丙烯酰酯（PEGDA） 3

1-4 软骨组织工程 4

1-4-1 关节软骨和关节软骨损伤 4

1-4-2 软骨组织修复 4

1-5 MeHA在软骨组织工程中的应用 5

1-6 实验目的及意义 5

第2章 PEGDA合成与表征 6

2-1 实验试剂及耗材 6

2-2 实验器材 7

2-3 实验过程 7

第3章 MeHA的合成及表征 9

3-1 实验试剂及耗材 9

3-2 实验器材 9

3-3 实验过程 9

第4章 PEGDA-MeHA水凝胶的制备与表征 11

4-1实验试剂与耗材 11

4-2实验器材 11

4-3实验过程 11

第5章 细胞3D支架培养 12

5-1实验试剂 12

5-2实验器材 13

5-3培养基配方 13

5-4实验过程 14

第6章 基因表达分析 15

6.1实验试剂 15

6.2实验器材 15

6.3实验过程 15

第7章 实验结果与讨论 17

7-1 实验结果 17

7-1-1 PEGDA、MeHA的表征 17

7-1-2 PEGDA-MeHA水凝胶的表征 19

7-1-3 基因表达分析结果 21

7-2 结论与讨论 21

参考文献 23

致谢 25

第1章 绪论

1-1 透明质酸（Hyaluronic acid，HA）

HA是一种天然高分子的聚合物，由单位D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺组成的糖胺聚糖。D-葡萄糖醛酸及N-乙酰葡糖胺之间由β-1，3-糖苷键相连，双糖单位之间由β-1，4-糖苷键相连。双糖单位可达25000之多。HA是体内细胞间基质的主要成分，分子量为5,000～20,000,000Da，直接参与细胞内外电解质交流的调控，发挥物理和分子信息的过滤器作用，从而影响细胞移动、增殖、分化及吞噬等细胞行为。HA作为动物组织中细胞外基质的主要成分，成为一种天然的生物材料。尤其是HA具有很强的亲水性，制成水凝胶后的生化特性接近天然组织，在组织修复中有很好的应用前景。

目前HA已在临床上用于治疗关节炎，通过注射HA溶液修复由关节炎引起的软骨损伤，其治疗效果与注射的剂量相关^[1]。Egemen Ayhan团队通过关节内注射皮质类固醇/HA/富集血小板血浆混合溶液治疗关节炎，结果表明，该方法更适合不想手术的年轻人^[2]。