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改良复合磷酸钙骨水泥诱导成骨作用的体外研究

2020-12-08阅读(1007)

改良复合磷酸钙骨水泥诱导成骨作用的体外研究

论文摘要

背景:植骨是治疗骨缺损和骨不连最常用的方法,由于自体骨和同种异体骨来源有限且无可塑性等缺点使人工植骨材料成为当前研究的热点。最早在临床使用的可塑形较好的植入材料为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）,但是,由于PMMA固化时产生热量,可灼伤周围正常骨组织,又不能被机体吸收和重塑,阻碍骨折愈合,不适合作为创伤性骨缺损和骨不连的植骨材料。其后研究的可吸收的骨移植替代物主要有硫酸钙、磷酸钙羟基磷灰石等。硫酸钙类在体内降解较快,与新骨长入速度不一致,且质地较脆、机械强度有限,一般不用于治疗骨干部骨折的缺损。磷酸钙骨水泥具有优良的生物学和力学性能,但是普通的磷酸钙骨水泥的固化产物羟基磷灰石虽然含有微孔结构,其孔径大小多在微米以下至数微米之间,孔径不能允许细胞及血管的透过和生长,这类骨水泥在人体中非常稳定,吸收和降解通常仅发生在骨水泥的表面且吸收速率非常缓慢,且一般不具有诱导成骨活性,骨爬行替代时间较长,一定程度上限制了其临床应用价值。因此,有必要对其改进配方,使其更符合临床需要。我们通过优化普通磷酸钙骨水泥的配方,并与同种异体骨粉混合,以同种异体骨粉作为新骨长入的微孔结构研制了改良复合可吸收磷酸钙骨水泥（BCPC）,动物实验显示该BCPC作为植骨材料可以诱导成骨。但一种新的植骨材料应用于临床之前,必须阐明其作用机制。本实验拟通过体外实验进一步研究该材料对兔骨髓间充质干细胞（Bonemesenchymalstemcells,BMSCs）的生长和诱导分化成骨作用,探索其临床应用价值。目的:通过体外实验观察改良复合磷酸钙骨水泥（BCPC）生物相容性,对兔BMSCs的生长和诱导成骨分化作用,以及其负载促骨形成因子的能力。材料和方法:实验分4组:①对照组;②普通磷酸钙骨水泥组（CPC组）;③改良复合磷酸钙骨水泥组（BCPC组）;④负载BMP组（加BMP的BCPC组）。将各组材料与传代至第三代的兔骨髓间充质干细胞在24孔板上复合培养,每日倒置相差显微镜下观察细胞生长情况,细胞计数并绘制细胞增殖曲线,碱性磷酸酶测试盒检测细胞合成碱性磷酸酶活性变化,扫描电镜观察细胞在材料表面的生长及长入情况。复合培养第10天各组取相同数目细胞,real-timePCR检测成骨及成软骨相关基因ALP、OSX、CollgenⅠ、CollagenⅡ、AggrecanmRNA表达情况,2-△△CT法比较这些基因mRNA表达差别。结果:与普通骨水泥比较,配制的BCPC具有更疏松的结构,细胞计数结果显示复合培养后各组细胞增殖无统计学差别,倒置显微镜观察细胞与载体边缘接触良好。复合培养第7天后,BCPC组及加BMP组表达更高的碱性磷酸酶活性,扫描电镜观察细胞在BCPC表面生长增殖良好,逐渐伸出伪足并长入材料孔隙,而CPC组细胞只在材料表面生长。复合培养第10天,BCPC组及加BMP组与CPC组及对照组比较,其成骨或成软骨相关基因ALP、OSX、CollagenⅠ、CollagenⅡ、AggrecanmRNA表达有统计学差别。结论:配制的改良复合磷酸钙骨水泥具有良好的生物相容性和一定的成骨诱导能力,其疏松的结构及更大的孔径结构适宜细胞长入,并可作为BMP因子的良好释放载体而增强其对骨髓间充质干细胞的诱导分化成骨作用。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 缩略语
  • 第1章 前言
  • 第2章 材料和方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.1.1 主要试剂
  • 2.1.2 主要仪器
  • 2.1.3 常用试剂及其配制
  • 2.2 实验方法
  • 2.2.1 实验分组
  • 2.2.2 兔同种异体骨粉的制备
  • 2.2.3 各组磷酸钙骨水泥块的配制
  • 2.2.4 兔骨髓间充质干细胞的原代分离培养、纯化及传代培养
  • 2.2.5 细胞计数
  • 2.2.6 细胞与骨水泥复合培养
  • 2.2.7 检测指标
  • 2.2.8 统计学分析
  • 第3章 结果
  • 3.1 兔BMSCs原代分离培养和传代培养后细胞形态学和生长特性观察
  • 3.2 兔 BMSCs 与骨水泥复合培养后细胞生长和增殖特性
  • 3.3 细胞在骨水泥表面生长的超微形态观察
  • 3.4 复合培养细胞合成碱性磷酸酶活性测定
  • 3.5 兔BMSCs分化成骨基因的荧光定量PCR检测
  • 第4章 讨论
  • 4.1 改良复合磷酸钙骨水泥各成分的作用及配比
  • 4.2 BMSCs的分离培养与纯化
  • 4.3 改良磷酸钙骨水泥的生物相容性
  • 4.4 定量 PCR
  • 4.5 成骨细胞及成软骨细胞相关基因表达
  • 4.6 磷酸钙骨水泥对骨髓间充质干细胞的诱导分化成骨作用
  • 4.7 骨形态发生蛋白（BMPs）功能简介
  • 4.8 改良复合磷酸钙骨水泥对 BMP 的缓释作用
  • 4.9 存在的问题及今后的工作方向
  • 第5章 结论
  • 参考文献
  • 综述
  • 附录1
  • 附录2
  • 致谢
  • 个人简介

    • 相关论文文献

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