β-TCP陶瓷生物学效应的研究

论文摘要

β-TCP陶瓷作为骨修复、骨替代材料已广泛应用于临床。然而,β-TCP陶瓷生物活性的机理至今尚未被充分阐明,尤其是β-TCP陶瓷对成骨相关基因的表达报道较少。本论文从细胞生物学、分子生物学等角度出发研究了β-TCP陶瓷对细胞及蛋白质的作用,探讨了β-TCP陶瓷的生物学效应,为β-TCP陶瓷的临床应用提供理论依据。首先,采用酶消化-组织块改良法分离、培养了成骨细胞,通过细胞形态学、ALP活性、钙化结节等方面对其进行鉴定,表明具有典型的成骨细胞形态学及生物学特征,为以后的实验提供了具有活性的细胞基础。其次,体外细胞与β-TCP陶瓷复合培养实验表明β-TCP陶瓷可促进成骨细胞从G0/G1期向S期转化,加速细胞进入DNA合成期,从而促进DNA合成及细胞增殖;RT-PCR显示β-TCP陶瓷增强了成骨细胞OCN的表达,使成骨细胞进入一个新的成熟阶段,提高成骨细胞的活性,促进其向骨细胞分化。其机理可能为β-TCP陶瓷的降解产物为成骨细胞增殖、生长、分泌、向骨细胞分化提供了物质基础。最后,通过XPS及SDS-PAGE分析表明β-TCP陶瓷对蛋白质具有较强的吸附能力,吸附层大于10nm。XPS中磷酸钙Ca2p结合能的化学位移说明蛋白质在β-TCP陶瓷表面发生了化学吸附;FT-IR显示BSA酰胺Ⅰ带处半峰宽变窄,强度增加,位置发生移动,可以推测BSA的二级结构发生了变化。通过去卷积和二阶导数技术进一步对酰胺Ⅰ带进行分析,拟合结果显示β-TCP陶瓷能够使BSA的α-螺旋结构的增加和β-折叠、转角结构和无规卷曲结构的减少,使BSA中部分无规卷曲结构向有序化结构转化,这可能是由β-TCP陶瓷与BSA发生化学结合而引起的。这些转化有利于材料在体内的生物矿化。

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ABSTRACT

第1章绪论

1.1 钙磷生物陶瓷的种类和物理化学性质

1.2 钙磷降解生物材料的生物学性质

1.2.1 钙磷降解生物材料的骨传导性

1.2.2 钙磷降解生物材料的骨诱导性

1.2.3 钙磷降解生物材料的生物相容性

1.2.4 钙磷降解生物材料的生物活性

1.3 磷酸三钙陶瓷的研究现状及发展

1.4 论文选题的目的及主要研究内容

第2章大鼠成骨细胞的体外分离、培养

2.1 材料和方法

2.1.1 试验材料

2.1.1.1 实验动物

2.1.2.2 主要试剂

2.1.3.3 主要仪器

2.1.2 方法

2.1.2.1 成骨细胞的原代培养

2.1.2.2 成骨细胞的纯化

2.1.2.3 成骨细胞的鉴定

2.1.2.3.1 形态学观察

2.1.2.3.2 Giemsa染色

2.1.2.3.3 碱性磷酸酶（ALP）染色

2.1.2.3.4 矿化结节的形成

2.1.2.4 成骨细胞生长曲线

2.2 结果

2.2.1 细胞形态观察

2.2.2 Giemsa染色

2.2.3 细胞ALP染色

2.2.4 矿化结节染色

2.2.5 成骨细胞的生长曲线

2.3 讨论

2.4 本章小结

第3章 β-TCP陶瓷对蛋白质的吸附研究

3.1 材料与方法

3.1.1 材料

3.1.1.1 β-TCP陶瓷

3.1.1.2 试剂及仪器

3.1.2 实验方法

3.1.2.1 SDS-PAGE

3.1.2.1.1 实验原理

3.1.2.1.2 实验步骤

3.1.2.2 XPS对β-TCP陶瓷表面吸附蛋白质的检测

3.1.2.3 FT-IR检测

3.2 结果

3.2.1 SDS-PAGE结果

3.2.2 XPS分析

3.2.3 FT-IR分析

3.3 讨论

3.4 本章小结

第4章 β-TCP陶瓷对成骨细胞作用的研究

4.1 材料与方法

4.1.1 材料

4.1.1.1 β-TCP陶瓷

4.1.1.2 试剂及溶液

4.1.1.3 主要设备和仪器

4.1.2 方法

4.1.2.1 成骨细胞与β-TCP陶瓷的复合培养

4.1.2.2 β-TCP陶瓷对成骨细胞细胞周期的影响

4.1.2.3 β-TCP陶瓷对成骨细胞总蛋白的影响

4.1.2.4 β-TCP陶瓷对成骨细胞OCN表达的影响

4.1.2.4.1 实验原理

4.1.2.4.2 试验步骤

4.2 结果

4.2.1 成骨细胞的粘附

4.2.2 FCM结果

4.2.3 细胞内总蛋白含量的测定

4.2.4 RT-PCR结果

4.3 讨论

4.3.1 SEM结果分析

4.3.2 FCM和细胞内总蛋白含量分析

4.3.3 RT-PCR分析

4.3.4 机理的探讨

4.4 本章小结

第5章结论

参考文献

附录

致谢

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