陶瓷化骨的改性及生物活性人工骨构建的研究

论文摘要

骨缺损的修复一直是临床的难题,组织工程学的发展,为骨缺损的修复开辟了新的途径。组织工程学是应用细胞生物学和工程学的原理,对病损组织结构和功能的修复与重建进行研究开发的一门新兴科学。骨种子细胞的来源、支架材料及细胞与支架材料的体外构建是其基本研究环节,也是骨组织工程临床应用亟需解决的问题。为此,本文开展了成人骨髓基质细胞的体外培养及成骨研究,并对天然陶瓷化骨进行表面涂层,与骨髓基质细胞体外构建,开展了骨组织工程的相关研究。骨髓来源的成骨细胞具有取材方便,对机体损伤小,便于自体移植等优点,具有广阔的应用前景;但骨髓基质细胞具有多向分化性,其成骨转化的条件尚待进一步完善,且与适宜载体结合的生长及成骨能力亦需进一步研究。本实验以成人骨髓基质细胞为研究对象,采用含地塞米松10-8mol/L和丹参0.05mg/ml的条件培养液联合培养。结果表明,丹参可消除地塞米松对骨髓基质细胞的抑制作用,二者联合培养可明显提高骨髓基质细胞的成骨转化率。不同成人骨髓来源的成骨细胞有较强的成骨特性,采用含维生素C50μg/ml、β-甘油磷酸钠10mmol/L的条件培养液培养,体外能形成钙化的骨样组织。陶瓷化骨具有原骨的骨小梁、小梁间隙及骨内管腔系统,保留了原有自然骨的连续多孔结构,有一定的强度,能够起支撑作用,解决了化学合成人工骨的孔隙率、孔隙连通及孔径大小等方面的制作难题,使煅烧骨具有良好的骨传导性,是较为理想的骨组织工程支架材料。但是,陶瓷化骨不具有骨诱导性。采用载药自固化磷酸钙表面涂层,使陶瓷化骨具备了骨诱导性。与骨髓基质细胞体外联合培养发现,细胞在改性陶瓷化骨均获得良好生长;上述细胞载体复合物自体异位植入体内,细胞载体复合物有新骨形成。通过表面改性,天然陶瓷化骨进一步满足了骨组织工程支架材料的要求,可作为骨组织工程学中的细胞载体。与自体骨髓来源的成骨种子细胞构建生物活性骨,是理想的骨修复材料。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 骨组织工程支架材料
• 1.2.1 天然生物材料
• 1.2.1.1 珊瑚骨衍生材料
• 1.2.1.2 天然骨衍生材料
• 1.2.1.3 陶瓷化骨
• 1.2.2 高分子生物材料
• 1.2.3 生物活性陶瓷
• 1.2.4 陶瓷/聚合物基生物复合材料
• 1.2.5 生物活性复合材料
• 1.3 骨组织工程种子细胞
• 1.3.1 骨
• 1.3.2 骨膜
• 1.3.3 骨髓来源的种子细胞
• 1.3.3.1 骨髓基质细胞
• 1.3.3.2 间充质干细胞
• 1.3.3.3 骨髓间充质干细胞
• 1.3.3.4 骨外组织
• 1.4 细胞因子
• 1.4.1 骨形态发生蛋白
• 1.4.2 转化生长因子
• 1.4.3 胰岛素样生长因子
• 1.4.4 成纤维细胞生长因子
• 1.4.5 血小板衍生生长因子)
• 1.5 论文的研究背景、意义和内容
• 1.6 创新点
• 第二章 骨髓基质细胞成骨转化培养条件的优化及成人骨髓基质细胞的成骨研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料和方法
• 2.2.1 主要试剂及溶液
• 2.2.2 主要仪器及设备
• 2.2.3 病例来源
• 2.2.4 骨髓基质细胞成骨转化培养条件的优化
• 2.2.4.1 成人骨髓基质细胞的原代培养
• 2.2.4.2 丹参浓度确定
• 2.2.4.3 传代细胞的条件培养
• 2.2.5 成人骨髓基质细胞的成骨研究
• 2.2.5.1 原代细胞培养
• 2.2.5.2 碱性磷酸酶（A KP ）细胞化学染色
• 2.2.5.3 骨样组织鉴定
• 2.2.5.4 碱性磷酸酶（A K P ）活性检测
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 骨髓基质细胞成骨转化培养条件的优化
• 2.3.1.1 原代细胞培养
• 2.3.1.2 传代条件培养
• 2.3.1.3 条件培养对骨髓基质细胞生长的影响
• 2.3.1.4 条件培养对细胞分裂指数的影响
• 2.3.1.5 条件培养对骨髓基质细胞成骨转化的影响
• 2.3.2 成人骨髓基质细胞的成骨研究
• 2.3.2.1 骨髓基质细胞培养
• 2.3.2.2 碱性磷酸酶（ A K P ） 染色
• 2.3.2.3 骨样组织的鉴定
• 2.3.2.4 碱性磷酸酶（A K P ）活性检测
• 2.3.3 讨论
• 2.4 本章 小结
• 第三章 磷酸钙丹参缓释体的制备及评价
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料和方法
• 3.2.1 主要材料
• 3.2.2 主要仪器设备
• 3.2.3 实验分组
• 3.2.4 磷酸钙丹参缓释体的性能检测
• 3.2.4.1 X RD 分析
• 3.2.4.2 F T IR 分析
• 3.2.4.3 扫描电镜观察
• 3.2.4.4 洗提实验
• 3.2.4.5 力学性能检测
• 3.2.5 磷酸钙丹参缓释体安全性评价
• 3.2.5.1 急性毒性实验
• 3.2.5.2 .亚急性毒性实验
• 3.2.5.3 溶血实验
• 3.2.5.4 热原实验
• 3.2.5.5 凝血实验
• 3.2.5.6 微核实验
• 3.2.5.7 肌肉置入实验
• 3.2.5.8 骨包埋实验
• 3.2.5.9 体外细胞毒性实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 磷酸钙丹参缓释体的性能检测
• 3.3.1.1 X RD 分析
• 3.3.1.2 F T IR 分析
• 3.3.1.3 扫描电镜观察
• 3.3.1.4 洗提实验
• 3.3.1.5 力学性能
• 3.3.2 磷酸钙丹参缓释体安全性评价
• 3.3.2.1 急性毒性实验
• 3.3.2.2 亚急性毒性实验
• 3.3.2.3 溶血实验
• 3.3.2.4 热原实验
• 3.3.2.5 凝血实验
• 3.3.2.6 微核实验
• 3.3.2.7 肌肉包埋实验
• 3.3.2.8 骨包埋实验
• 3.3.2.9 体外细胞毒性实验
• 3.3.3 讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 陶瓷化骨的表面改性及骨组织工程学研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料和方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 主要试剂
• 4.2.3 主要仪器
• 4.2.4 陶瓷化骨的制备
• 4.2.5 陶瓷化骨的表面涂层
• 4.2.6 复合陶瓷化骨的生物学评价
• 4.2.6.1 骨髓基质细胞原代培养
• 4.2.6.2 传代细胞的种植及生长情况观察
• 4.2.6.3 体内成骨观察
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 大体标本观察
• 4.3.2 陶瓷化骨的组成成分
• 4.3.3 T BC 的表面结构和孔隙率
• 4.3.4 改性陶瓷化骨的生物学评价
• 4.3.4.1 倒置显微镜观察
• 4.3.4.2 扫描电镜观察
• 4.3.4.3 体内成骨观察
• 4.3.5 讨论
• 4.4 本章 小结
• 第五章 全文结论
• 5.1 成人骨髓基质细胞
• 5.2 磷酸钙骨水泥丹参缓释体
• 5.3 以改性陶瓷化骨为支架的生物活性骨
• 展望
• 参考文献
• 发表论文及参加科研情况说明
• 致谢