【摘 要】
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目的:为了利用仿生学进行皮肤修复,充分发挥金针菇拓扑结构和营养成分的共同作用,构建基于金针菇的人工皮肤,初步评价其皮肤修复功能,为其在组织工程领域的应用提供实验数据和理论依据。方法:将单根金针菇经沸水变性后,由不锈钢针固定成型,制备人体单根毛囊类似结构并具有营养成分的仿生毛囊导管,通过扫描电子显微镜观察、孔隙率分析、吸水率和保水率测试、力学性能测试及抗菌实验,对仿生毛囊的微观结构和理化性能进行表征
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目的:为了利用仿生学进行皮肤修复,充分发挥金针菇拓扑结构和营养成分的共同作用,构建基于金针菇的人工皮肤,初步评价其皮肤修复功能,为其在组织工程领域的应用提供实验数据和理论依据。方法:将单根金针菇经沸水变性后,由不锈钢针固定成型,制备人体单根毛囊类似结构并具有营养成分的仿生毛囊导管,通过扫描电子显微镜观察、孔隙率分析、吸水率和保水率测试、力学性能测试及抗菌实验,对仿生毛囊的微观结构和理化性能进行表征。基于单根仿生毛囊的特性,我们首先将多根金针菇导管合并成金针菇导管束,通过冰冻切片成膜,制备出基于仿生毛囊的人工皮肤,通过扫描电镜(SEM)、紫外分光光度计(UV)、吸水率、保水率及力学性能测试表征其理化性能;进一步通过MTT、细胞凋亡实验、抗菌实验、实时荧光定量核酸扩增检测(qPCR)、激光共聚焦(LSCM)观察和L929细胞直接接触实验对材料细胞相容性进行评价。为了优化人工皮肤的结构,进一步使用NaOH、半胱氨酸对其进行改性处理,制备出结构与人体皮肤更加相似且具有营养成分的仿生毛囊人工皮肤,首先通过SEM、UV、傅里叶红外线光谱分析(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、吸水率、保水率和力学性能等测试对其理化性能进行表征,然后通过MTT、细胞凋亡实验、抗菌实验、qPCR、LSCM观察L929细胞直接接触实验对其细胞相容性进行评价,最后在上述基础上,通过动物皮肤损伤修复实验评价仿生毛囊人工皮肤的皮肤修复能力。结果:在单根金针菇仿生毛囊的制备实验中,通过金针菇外观形态(根部较粗且由根部至菌盖呈渐细状态)、孔隙率(300-500μm)、吸水率(1600%)、力学性能(拉伸强度0.99 MPa、断裂伸长率32.3%)和抗菌效果(能显著抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,P<0.001)等性能表征结果,表明天然金针菇导管具有作为皮肤修复支架的潜力。在此基础上,经冰冻切片制备出的仿生毛囊人工皮肤具有均匀的多孔结构、良好的吸水性(2208%)、优良的力学性能(拉伸强7.9×10-3 MPa、断裂伸长率29.5%)及良好的生物相容性,并且能对皮肤全皮层损伤进行有效修复,其修复效果显著优于医用纱布(P<0.001);特别是经NaOH改性处理过的仿生皮肤,在细胞水平上可接近与毛囊结构近似的尺寸(直径66-170μm),其它实验指标也表明该类型的仿生皮肤更有利于全皮层损伤皮肤再生。结论:成功制备出一种基于仿生毛囊的人工皮肤,并且通过高分子物理和化学的方法表征了其结构和理化性能;通过体外细胞培养实验和抗菌实验证明了其具有良好的细胞相容性和抗菌性能;还通过大鼠皮肤损伤修复实验证明其具有促进皮肤修复的作用,为天然金针菇在生物医学工程领域的开发和应用提供理论依据和实验支撑。
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