一、可注射型骨修复材料对兔MSC增殖及分化的影响(论文文献综述)
李鸿儒[1](2021)在《负载神经干细胞和多奈哌齐的导电水凝胶系统对脊髓损伤修复作用研究》文中认为研究目的:本研究期望制备一种复合多种优良性能的可注射导电水凝胶并对其进行相关表征测定,并通过体外试验验证该水凝胶和DPL组合有利于NSCs增殖和分化,随后利用该导电水凝胶负载NSCs和DPL对大鼠全切模型进行体内原位移植治疗脊髓损伤,来实现受损脊髓的神经再生修复以及运动功能的复原,这也将为神经组织工程治疗脊髓损伤提供新的理论基础。研究方法:1.可注射型导电水凝胶的合成和表征测定通过改性生物高分子HA-ALD和NH2-Gelatin-PANI通过醛基和氨基形成的亚胺键作为交联点,成功制备了新型可注射导电水凝胶NGP。利用小瓶倒转法、红外谱图、扫描电镜、动态流变、电化学站、药物缓释实验等对水凝胶相关性能进行了表征测定。通过体外和体内降解实验评估材料的降解属性。通过皮下注射和HE染色对水凝胶的生物相容性进行鉴定。2.水凝胶环境中多奈哌齐对NSC的生物学效应在本章实验中,首先我们利用孕13-15天SD大鼠的胎鼠大脑皮层中原代分离NSCs,接着采用通用的的悬浮培养方式对其进行培养和扩增,并通过特征性Nestin抗体的免疫荧光染色对NSCs进行鉴定。接着利用1,3,5天的活死细胞染色实验检测NGP水凝胶的细胞毒性。最后我们的目的就是探索NGP水凝胶和DPL在单独和联合应用时NSCs的增殖分化情况,分组中的DPL浓度为8ng/μl。我们利用1,4,7天的CCK-8实验检测了水凝胶环境中DPL对NSC增殖效应,培养7天后的细胞免疫荧光染色实验和RT-PCR实验定性和定量探究了NGP导电水凝胶环境中DPL对NSC的促分化效应影响。3.可注射导电水凝胶搭载NSCs和DPL治疗脊髓损伤我们首先建立SD大鼠T9脊髓全切损伤模型,利用可注射导电水凝胶NGP搭载NSCs和DPL在损伤处进行原位移植,并对术后大鼠进行持续6周的观察,通过BBB评分表对大鼠运动功能恢复情况进行评价,利用肌电图仪对大鼠神经电生理信号的传导功能恢复情况进行评估。将各组实验大鼠进行灌注取材脊髓组织,通过HE染色,固蓝染色,免疫荧光染色对损伤中心处囊性空洞面积、髓鞘再生情况、新生神经元、胶质瘢痕和神经轴突进行观察和分析,整体评估各组实验大鼠尤其是NGP+DPL+NSCs组的运动功能恢复和神经再生修复情况。研究结果:在本研究课题中,我们首先成功创新性地制备了新型可注射导电水凝胶NGP(HA-ALD:NH2-Gelatin-PAN),随后对其各项性能进行表征后发现其拥有优良的机械强度,可注射性,自修复性,导电性,生物相容性,药物缓释性能,以及匹配脊髓损伤后移植时间的降解性。接下来的我们成功提取,培养和鉴定了神经干细胞,随后体外活死染色实验证明了NGP导电水凝胶无细胞毒性且对细胞的粘附性较好。CCK-8实验结果表明,NGP水凝胶对NSCs增殖有一定程度的促进作用,DPL的促增殖作用则不明显。细胞免疫荧光染色实验和RT-PCR实验结果表明药物DPL可以显着促进NSCs向新生神经元和少突胶质细胞分化。神经突长度的定量分析表明,NGP水凝胶而不是DPL对新生神经元神经突的生长和延伸有促进作用。另外,二者联用抑制星形胶质细胞分化作用最明显。最后,我们在SD大鼠T9脊髓全切损伤模型中利用可注射导电水凝胶NGP搭载NSCs和DPL在损伤处进行原位移植,我们发现在运动功能和神经传导功能的恢复上,NGP+DPL+NSCs组合十分有效。同时这种治疗策略还显着增加了髓鞘面积,新生神经元数量和轴突的面积,也最大程度地减少了囊性空洞和胶质瘢痕的面积。这一研究过程中也肯定了NGP导电水凝胶和NSCs本身对脊髓损伤的修复作用。研究结论:我们制备的可注射导电水凝胶NGP符合脊髓损伤后移植生物材料的各项性能要求,并且适宜作为DPL+NSCs共同的移植载体。NGP水凝胶环境能够对NSCs增殖和新生神经元神经突的延伸有促进作用,但需要DPL这种NSCs定向分化诱导剂才能显着增强神经元和少突胶质细胞的分化,抑制星形胶质细胞分化,进而才能避免大量胶质瘢痕生成。在体内动物实验中,NGP+DPL+NSCs的治疗组在运动功能和神经传导功能的恢复上有一定改善。同时,该组大鼠损伤中心处显着增加了髓鞘的形成,新生神经元再生和新生轴突生长与连接,也最大程度地减少了囊性空洞面积和胶质瘢痕的阻碍。NGP导电水凝胶+DPL药物+NSCs新型治疗组合也从神经保护和神经再生两方面为神经组织工程修复脊髓损伤提供了新的思路。
李钟奇[2](2020)在《椎间盘退变关键标志物筛选及携载TGF-β3支架对椎间盘修复的实验研究》文中研究指明研究背景腰痛(Low back pain,LBP)是工业化国家的主要健康问题之一,是人致残的主要原因。LBP 与椎间盘退变(Intervertebral disc degeneration,IDD)有关。椎间盘(intervertebraldisk,IVD)高度因退变而降低,改变了受影响脊髓节段的力学特性。这个过程加速了邻近节段和其他脊柱结构的退变,如小关节、韧带和肌肉等。IDD不仅影响IVD,还影响其周围组织,如肌肉和韧带,并影响脊柱应对日常生活中正常生理负荷的能力。从长远来看,IDD会导致腰椎管狭窄和随之而来的神经组织压迫。腰椎管狭窄是引起下腰部疼痛和神经性跛行的主要原因,尤其是老年人。考虑到现今社会生活水平提高和医疗卫生事业的发展,老年人口在逐年增加。老年患者往往还合并有骨质疏松,心脑血管等慢性疾病,因此这类患者LBP和IDD相关疾病的治疗问题变得更加困难。目前对IDD的治疗包括药物治疗、物理治疗等保守治疗和椎间盘摘除术、脊柱融合术、椎间盘置换术等侵入性治疗,但这些方法都不能恢复IVD的原有结构和功能。近些年,生物信息学的快速发展为研究IDD带来了机遇,它将统计学、数学、信息学和计算机科学的方法恰当的整合在一起来解决问题。生物信息学应用的主要领域包括:发现基因、预测基因表达、序列比对、蛋白结构比对、预测蛋白结构、预测蛋白间相互作用等。通过公共数据库检索方式,可以挖掘并验证与IDD相关的潜在基因与信号通路,以此从基因层面了解IDD的发病机制,并为IDD的预防和治疗研究提供新的思路和研究方向。近年来,以细胞为基础的组织工程对IDD的治疗已被证明是一种很有前景的治疗方法,应用组织工程学方法构建与IVD结构和功能相符的组织工程植入体,可以替代退变IVD并保留其力学运动范围,从而对退变的IVD结构进行重建和修复,使IVD功能得到恢复,达到治疗IDD的目的。纤维环组织工程就是以纤维环的再生和修复为目的的一种修复方法。通过筛选,应用新型的复合支架,即脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶作为纤维环损伤修复的支架材料,因其具有较好的生物相容性、可降解性及力学性能,并能携载和连续释放合适的生长因子,满足新生纤维环组织在不同阶段对生长因子的需求,最终达到修复受损的IVD的目的。第一部分:椎间盘退变关键标志物的筛选研究目的:本研究同时应用GSE56081和GSE124272这两个数据集去挖掘和验证与IDD相关的潜在基因与信号通路,为IDD的发病机制的研究提供新思路。研究方法:首先,对GEO数据库下载的GSE56081和GSE124272这两个数据集中的数据进行预处理,然后利用limma包提供的经典贝叶斯方法对IDD和Healthy两组的差异表达基因进行分析。随后,在毒性与基因比较数据库(CTD)中搜索疾病相关基因,并将搜索到的疾病相关基因与差异表达基因取交集,得到的交集基因被判断为疾病相关的差异表达基因。接着根据得到的疾病相关的差异表达基因,利用 DAVID 软件进行 Gene Ontology(GO)和 Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)富集分析。并且,利用STRING数据库对疾病相关的差异表达基因进行蛋白互作(protein-protein interaction,PPI)网络分析,筛选PPI网络中的hub蛋白,通过Cytoscape软件的MCODE插件筛查重要模块,并利用DAVID对重要模块进行KEGG通路富集分析。接着将PPI网络中筛选得到的hub基因与模块基因取交集作为关键基因,并将在GSE124272数据集中验证成功的基因作为marker基因。随后使用ROC曲线来证明得到的marker基因的诊断效能,最后使用基因集合富集分析(GSEA)对marker基因进行分析。研究结果:本研究共筛选出1184个差异表达基因,随后与CTD数据库中得到的2295个疾病相关基因取交集,共得到142个疾病相关的差异表达基因。富集分析结果显示,这142个疾病相关的差异表达基因共富集了 130个GO-biological process(BP),18 个 GO-cellular component(CC),28 个 GO-molecular function(MF)以及27条KEGG信号通路(最显着富集的为肿瘤坏死因子信号通路和HTLV-I感染)。随后,还对这142个疾病相关的差异表达基因进行PPI网络分析,结果共得到了 223个PPI关系对,包括83个编码蛋白,其中金属蛋白酶组织抑制因子(TIMP1)连接度最高,并挖掘出1个关键的子模块,模块中包含的基因有基质金属蛋白酶2(MMP2)、I型胶原α2链(COL1A2)、SMAD家庭成员3(SMAD3)、SMAD家庭成员2(SMAD2)、转化生长因子β1(TGFB1)、Ⅳ型胶原α1链(COL4A1)、丝裂原活化蛋白激酶1(MAPK1)、转录因子snail 1(SNAI1)、TIMP1、聚集蛋白聚糖(ACAN)。KEGG信号通路富集分析结果显示,模块共富集到16条信号通路,其中最显着富集到结肠直肠癌信号通路。接着,将模块基因与top20 hub基因取交集,共得到9个交集基因,其中ACAN基因在GSE56081和GSE124272这两个数据集中的相对表达水平上下调一致。因此,将ACAN作为marker基因。ACAN的ROC面积在两个数据集中均达到了 0.8以上,具有良好的诊断效能。最后,GSEA富集分析显示,ACAN富集到10条正相关的信号通路和9条负相关的信号通路,其中最显着的正相关信号通路是帕金森病通路,最显着的负相关信号通路是嗅觉传导信号通路。研究结论:HTLV-I感染和肿瘤坏死因子信号通路可能在IDD过程中发挥着重要作用;TIMP1基因可能通过HIF-1α信号通路调节髓核细胞凋亡在IDD过程中扮演重要角色;COL1A2可能通过血小板激活、黏着斑、PI3K-Akt信号通路在IDD过程中起作用;ACAN基因可能是诊断IDD的一个潜在治疗靶点,并通过帕金森病通路和嗅觉传导信号通路发挥重要作用。本研究为IDD的潜在标志物进行分析,并对疾病相关的差异表达基因进行富集分析,为探索IDD侵袭、增殖、凋亡等生物学行为的调控机制提供了新的观点,并可能为探索IDD的研究提供了新的线索。第二部分:携载TGF-β3的脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶修复退变椎间盘的实验研究研究目的:运用脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶作为纤维环损伤修复的支架材料,通过包裹转化生长因子β3(Transforming Growth Factor-β3,TGF-β3)达到缓释效果,观察纤维环源干细胞在携载TGF-β3脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶的生长情况以细胞-基材复合体在体内外对退变纤维环修复情况,为构建IVD纤维环组织工程支架材料和细胞因子的选择提供一定的理论基础和实践依据。研究方法:首先从纤维环组织中分离并纯化纤维环源干细胞,检测其自我更新多向分化能力。接着制备携载TGF-β3脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶,并检测T GF-β3、细胞增殖、I型胶原蛋白(Collagen Ⅰ)、Ⅱ型胶原蛋白(Collagen Ⅱ)和聚集蛋白聚糖(Aggrecan,ACAN)的基因表达情况。最后,采用磁共振成像(MRI)方法和做苏木精-伊红染色(HE染色)观察纤维环修复情况,以检测携载TGF-β3的脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶在体内对IDD的修复作用。研究结果:从电镜图可以明显看到支架上孔结构比较大,孔与孔相连构成通孔,形成三维立体网状结构,并且。TGF-β3含量随时间的延长而增加,到第7天时达到峰值。在第1、3、5天,3组之间细胞增殖情况没有明显差异,但在第7天,携载TGF-β3的脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶组的细胞增殖情况明显高于其他两组。Collagen Ⅰ、Collagen Ⅱ和Aggrecan基因mRNA及蛋白表达水平在携载TGF-β3的脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶组明显高于不携载TGF-β3的脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶组。通过大鼠的体内实验,将所构建的携载TGF-β3的脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶植入受损的IVD内,通过4周、8周MRI结果和4周HE染色结果分析实验组和对照组,表明携载TGF-β3的脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶在体内对IDD有明显的修复作用。研究结论:所构建的携载TGF-β3的脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶具有相互沟通的空隙,初步显示出携载TGF-β3的脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶具有良好的结构性能;所构建的携载TGF-β3的脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶对体外分离培养的纤维环源干细胞的生长、增殖无明显的抑制作用,并且纤维环源干细胞能在其表面及内部黏附、生长和增殖,初步显示出携载TGF-β3的脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶具有良好的细胞相容性;所构建的携载TGF-β3的脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶植入动物体内,4周及8周以后能够缓解椎间隙的狭窄和生物力学性能的降低,4周HE染色提示结构接近正常,初步显示出携载TGF-β3的脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶对IDD具有良好的修复作用。
张飞[3](2020)在《BMP-4修饰BMSCs复合同种异体骨软骨柱修复兔膝关节软骨缺损》文中进行了进一步梳理第一章BMSCs体外培养及鉴定目的:建立体外培养、鉴定BMSCs完整体系,为动物体内实验提供细胞来源。方法:1.取普通级雄性新西兰兔股骨及胫骨,全骨髓贴壁法分离原代BMSCs。2.倒置相差显微镜观察细胞形态变化,流式细胞仪检测CD34、CD45、CD29、CD44、CD90表面分子标志物表达率。3.对分离培养细胞进行成骨、脂肪及软骨诱导分化,诱导周期结束后行特异性染色(茜素红、油红O、阿利辛蓝染色)。结果:本实验分离、培养的原代细胞形态均一,呈长梭形,漩涡状、稻穗样分布。高表达CD29、CD44及CD90,低表达CD34、CD45。三系诱导可见脂滴、骨盐、胶原纤维形成,证实所培养细胞为BMSCs。第二章BMP-4对BMSCs体外增殖及成软骨分化影响目的:探明Ad-BMP-4对BMSCs体外增殖及相关成软骨蛋白分泌的影响。方法:1.取P2代细胞,设立病毒梯度组,感染细胞,观察绿色荧光蛋白表达情况,检测绿色荧光蛋白表达量以确定最佳MOI。2.取P2代细胞,设立对照组、空载组、实验组,于铺板第0d、1d、3d、5d、7d行CCK-8法检测细胞增殖。3.取P2代细胞,设立对照组、空载组、实验组,于铺板第0d、1d、3d、5d、7d裂解细胞,提取蛋白,ELISA检测BMSCs成软骨分化中相关蛋白分泌。4.取第3步所制蛋白样本,经加样、电泳、转膜、封闭、加抗体、洗涤、曝光取得蛋白条带。结果:MOI为100时,重组腺病毒载体感染效率高,细胞状态好。BMP-4能显着促进细胞体外增殖及成软骨相关蛋白Sox9、COLⅡ的分泌。第三章Ad-BMP-4-BMSCs复合同种异体骨软骨柱修复兔膝关节软骨缺损目的:以同种异体骨软骨柱作为生物支架,BMSCs作为种子细胞,BMP-4作为生物活性因子修复兔膝关节软骨缺损。方法:1.18只新西兰白兔无菌条件下取股骨髁关节面骨软骨柱36个,梯度降温。2.将同种异体骨软骨柱浸入细胞悬液,低速离心以充分吸附BMSCs。3.取24只新西兰兔,随机分4组,建立动物模型,按分组条件行对应处理。4.术后4w、8w、16w,各组分别取2只(4膝)动物标本,行HE染色、番红固绿染色、Masson染色及Ⅱ型胶原免疫组化检测。结果:D组16w时HE染色提示软骨缺损基本修复,新生组织与周围软骨整合度较高,层次清晰,无赘生现象;番红固绿及Masson染色可见周围有大量新生软骨组织;免疫组化显示Ⅱ型胶原蛋白呈强表达。
高龙[4](2020)在《生物玻璃-高分子复合微球/水凝胶的制备及组织再生应用研究》文中研究说明生物玻璃是一种无机生物材料,不仅对骨和牙齿等硬组织具有良好的活性,近年来的研究也发现,其促进细胞增殖、迁移、分化以及刺激血管生成的活性,也有益于软组织的修复。研究者已经尝试将生物玻璃应用于皮肤、血管、神经、肠、胃等的修复当中。但是,在硬组织修复当中常用的块状、粉状等形式的生物玻璃材料不适于软组织修复,可能会面临固定困难、塑型困难、碱性过高等问题。为此,我们将生物玻璃与具有良好生物相容性的高分子复合获得复合水凝胶/微载体,以满足软组织修复的需求。但是,将生物玻璃复合水凝胶/微载体应用于软组织修复,仍具有诸多科学问题需要回答,主要包括以下几个方面:(1)生物玻璃复合材料是否适合加载细胞,用于细胞的扩增和传输;(2)生物玻璃复合水凝胶能否在体内、体外激活细胞间的相互作用,治疗心脏等重要器官的损伤;(3)除了提供生物活性,生物玻璃能否赋予水凝胶其他功能,满足软组织修复的多重需求。本论文为了满足心肌细胞修复对活性生物材料的需求,以及皮肤创伤修复对材料多重功能的需求,提出了“生物玻璃复合水凝胶/微载体的制备及其在皮肤创伤和心肌组织修复中的应用研究”的课题。首先制备出了一种具有贯通大孔结构的生物玻璃/聚乳酸复合微球,来考察引入生物玻璃对组织工程材料细胞加载性能的影响。然后,将生物玻璃的应用拓展到心肌组织,研究了生物玻璃复合水凝胶如何激活干细胞、增强干细胞与心肌的相互作用,实现了水凝胶复合材料在心肌修复当中的应用。最后,探究了采用生物玻璃制备多功能水凝胶,制备了适于闭合皮肤创口、促进难愈合创面修复的复合水凝胶。本文主要研究内容和结果如下:1)具有大孔结构的微球既可以在体外扩增细胞,还可以作为细胞的传输工具,通过注射的方式把细胞输送到需要修复的部位。虽然生物玻璃是一种具有良好生物活性的无机材料,但是难以直接制备具有大孔结构的微载体。因此,在本章研究当中,我们将生物玻璃(BG)与聚乳酸(PLA)高分子复合,通过复乳法制备了一种生物玻璃/聚乳酸(BG/PLA)多孔微球。并通过扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)等方法研究分析了微球的形貌、组成和离子释放。通过细胞实验,考察了细胞在微球的多孔结构中的加载情况,验证多孔生物玻璃能够促进细胞增在多孔微载体上加载。2)干细胞疗法是一种非常有潜力的心梗治疗方法。但是,该疗法受限于干细胞的活性低,难以达到满意的治疗效果。为了提高干细胞疗法治疗心梗的效率,在本章研究中,我们开发了一种具有自愈合功能的生物玻璃/γ-聚谷氨酸/壳聚糖(BG/γ-PGA/CS)复合水凝胶。将负载骨髓间充质干细胞(MSCs)的BG/γ-PGA/CS水凝胶注射到急性心梗小鼠动物模型中,发现小鼠的心脏功能显着的改善,心室重构和心肌细胞凋亡受到明显抑制,心梗区的血管化也显着增强。体外细胞实验表明,BG/γ-PGA/CS水凝胶能够激活MSCs与心肌细胞的相互作用,显着抑制心肌细胞凋亡,促进血管化。我们的研究表明,利用硅酸盐活性材料激活干细胞,是提高干细胞疗法治疗效率的一个有效途径。3)对组织和材料都具有黏性,并且还具有促进组织再生活性的多功能水凝胶在临床应用上具有很大的潜力。在本章研究当中,我们利用生物玻璃及其离子的多重功能,制备出适用于创伤修复的生物玻璃/氧化海藻酸(BG/OSA)复合水凝胶。在该水凝胶当中,生物玻璃发挥了多重作用,赋予了水凝胶双黏性和活性。首先,生物玻璃可以通过提供碱性微环境,提高水凝胶与组织的黏附强度;然后,生物玻璃通过释放的钙离子络合水凝胶分子链上的羧基,提高了水凝剂对材料的黏附强度;此外,该水凝胶通过释放活性离子,具有促进血管生成和组织再生的活力。通过体内实验,证明了BG/OSA复合水凝胶既具有足够的黏性来闭合创口,又具有足够的生物活性来促进难愈合创面的修复。我们的研究结果对利用生物玻璃及其离子的多重功能开发适用于软组织修复的多功能水凝胶具有重要的指导意义。通过上述研究,我们发现,将生物玻璃与水凝胶/微载体进行复合,可以更好的满足软组织修复的需求。一方面,生物玻璃能提供软组织修复所需的生物活性,比如:促进细胞在材料上的加载;激活细胞间的相互作用;促进细胞成血管基因的表达;加速组织的愈合。另一方面,生物玻璃能调控复合材料的多功能性,比如自愈合性、可注射性和粘性。
张羲和[5](2020)在《基于天然生物材料的水凝胶的研究及其在组织工程中的应用》文中进行了进一步梳理随着科学发展,药物的更新迭代中多种材料各显优势,异彩纷呈。生物材料作为生物制品中重要的组成部分,依托天然生物材料的独有优势,在发展过程中受到极大重视。其中蛋白和多糖在自然环境中广泛存在而且种类丰富,是医药领域中常用的生物大分子。本研究旨在利用蛋白和多糖这类天然生物材料为基质材料,通过适当的修饰改性以及新型交联剂来制备生物相容性好、具有合适力学性能的可降解的组织工程水凝胶支架,通过各种理化表征来评价该材料的性质,并选取最优方案通过生物学表征进一步探究所构建的水凝胶在组织工程中的应用情况。(1)对天然多糖糖原的结构进行多次修饰以构建立体的多官能团的糖原衍生物,并将其用作交联剂,分别交联胶原蛋白与羟基磷灰石,通过调节各组分的含量制备出一系列复合水凝胶。糖原被胍基修饰,然后氧化成醛,随后通过席夫碱键和静电相互作用分别与胶原蛋白和羟基磷灰石结合,并以此形成水凝胶。该水凝胶在生理环境下一定时间内能够保持原状不降解,而在具有特异性酶的环境中快速降解。它们的杨氏模量(10至70 kPa)和压缩模量(30至432 kPa)均在干细胞分化为成骨细胞或软骨所需的性能范围内。此外,在复合水凝胶上培养的骨髓来源的间充质干细胞表现出理想的细胞粘附、增殖与分化能力。我们通过调节胶原蛋白/糖原衍生物/羟基磷灰石各组分的不同比例来调控骨间充质干细胞向成骨细胞或软骨细胞的分化,并通过测定细胞中碱性磷酸酶的活性和相关基因的表达来证实分化的结果。通过实验结果可知,修饰后的糖原可以作为水凝胶等支架需要的绿色交联剂,而胶原蛋白/糖原衍生物/羟基磷灰石复合水凝胶则可以应用于骨组织工程。(2)将具有抗菌性能的单宁酸接枝于明胶上,通过转谷氨酰胺酶催化明胶上的氨基酸基团交联从而形成具有粘合能力的可注射复合水凝胶。所得的水凝胶具有较好的拉伸轻度和较高的粘合强度,最大可达8kPa,能够起到很好的粘合作用,同时也具有良好的生物降解性,在2周内有很大程度的降解,降解产物也是安全无毒的。此外,在复合水凝胶上培养的成纤维细胞呈现出良好的细胞粘附增殖与迁移能力,证明该水凝胶具有理想的细胞粘附、生长与增殖的能力。选择最适配比的复合水凝胶通过动物实验去验证其对伤口的止血、封闭以及愈合的效率,都达到了很好的效果。在小鼠表皮伤口愈合实验中发现,其可有效促进伤口快速修复和愈合,第10天时伤口愈合率可达100%,有明显的表皮层结构新生;而且在愈合过程中几乎没有炎症反应。实验结果表明,通过酶交联形成的复合水凝胶对伤口具有良好的修复效果,适合用作伤口敷料和伤口粘合剂。
张雅洁[6](2020)在《负载干细胞的可注射水凝胶的制备及软骨修复研究》文中提出由疾病、创伤等引起的软骨损伤,是常见的临床问题。软骨组织缺乏血管或神经的分布,因此其损伤后的自我修复能力有限。近年来,软骨组织工程技术的兴起为软骨损伤修复提供了一种新的治疗方案。在众多支架材料中,可注射水凝胶材料具备:与天然软组织细胞外基质相似的结构组成;支持细胞的生物学行为;侵入性小等多方面优势,已成为一种较为理想的软骨组织工程支架材料。此外,骨髓间充质干细胞也被认为是软骨组织工程中种子细胞的重要来源。因此,本论文构建了几种可注射水凝胶体系,并研究其在软骨组织工程中的潜在应用价值。本论文第一章综述了临床上软骨损伤修复的研究现状以及可注射水凝胶在组织工程中应用的策略和方法。第二章基于辣根过氧化物酶/双氧水的催化反应,构建了负载干细胞的可注射透明质酸/胶原蛋白水凝胶体系。透明质酸和胶原蛋白均为细胞外基质的重要组成部分,是较理想的组织工程材料。但胶原蛋白存在水溶性差以及降解过快等问题,限制了其在组织工程领域的应用。本章中,通过对胶原蛋白进行丁二酸酐修饰,显着改善了其水溶性;通过复合透明质酸,有效减缓了水凝胶材料的降解速率。体内外实验表明:该水凝胶成胶时间短;有利于骨髓间充质干细胞的存活与增殖;此外,将负载干细胞及转化生长因子-β1的水凝胶注射到大鼠软骨损伤部位,有效促进了其关节软骨组织的再生与重建。然而,该水凝胶仍有传统单网络水凝胶普遍存在的力学强度较低的弱点,以及体系中双氧水的加入存在潜在的生物安全性问题,使其在软骨组织工程中的应用受限。第三章基于生物正交反应与超声诱导作用,构建了负载干细胞的可注射聚乙二醇/丝素蛋白双网络水凝胶体系。生物正交反应的引入,优化了可注射水凝胶的制备方式。双网络水凝胶改善了传统单网络水凝胶的力学性能较弱的缺点,在软骨组织工程领域展现出明显优势。本章中,将苯并噻唑与半胱氨酸分别修饰到四臂聚乙二醇上,形成可快速交联的聚乙二醇水凝胶;同时,丝素蛋白经超声诱导β-折叠生成,缓慢形成丝素蛋白水凝胶。实验结果表明:该双网络水凝胶可快速凝胶化;具有显着提高的力学性能;支持骨髓间充质干细胞的生存与增殖;将负载干细胞及转化生长因子-β1的水凝胶注射到大鼠软骨损伤部位,能有效促进其软骨组织的再生与修复。但是,该水凝胶中所采用的丝素蛋白与聚乙二醇材料在促细胞增殖与分化能力上与胶原蛋白相比稍显不足,以及体系中二硫苏糖醇的加入对细胞活性可能有一定影响,所以需要进一步对其进行优化。第四章,基于上述工作,构建了负载干细胞的可注射胶原蛋白/丝素蛋白双网络水凝胶。一方面,将生物正交反应引入胶原蛋白基水凝胶的制备中,进一步优化胶原蛋白基水凝胶的制备方法;另一方面,通过构建双网络水凝胶,更有效解决目前临床上传统单网络水凝胶力学性能较弱等问题。首先,将降冰片烯与四嗪分别修饰到胶原蛋白和四臂聚乙二醇上,形成快速交联的胶原蛋白基水凝胶;同时,丝素蛋白经超声诱导缓慢形成丝素蛋白水凝胶。实验结果表明:该双网络水凝胶交联速率快,力学性能显着提升;为骨髓间充质干细胞的生存、增殖及成软骨分化提供了良好的微环境;进一步地,将负载干细胞及转化生长因子-β1的水凝胶注射到大鼠软骨损伤部位,对其软骨损伤的修复有明显促进作用。该体系应用降冰片烯与四嗪之间的生物正交反应交联成型,无需添加任何物质,生物相容性良好;胶原蛋白材料赋予了该水凝胶体系良好的生物活性;并具有双网络水凝胶力学强度高的特征。综上,该水凝胶体系具有良好的软骨组织工程应用潜力。
伍小沛[7](2019)在《骨水泥中柠檬酸根对骨再生和代谢过程的影响》文中进行了进一步梳理磷酸镁基骨水泥(Magnesium phosphate-based cement,MPBC)因具有比磷酸钙水泥更优异的早期强度、固化性能、降解性能及生物活性等,已广泛用于骨科植入物的研究。MPBC的降解产物中的钙、镁及磷酸根离子是其发挥生物学效应的主要原因。柠檬酸或柠檬酸盐通常作为缓凝剂加入到骨水泥中以调控水化反应,因此缓凝剂柠檬酸根对骨水泥的生物学效应可能存在影响。对MPBC的降解产物,如钙、镁及磷酸根,在体内外的代谢途径及生物学效应方面取得了一些研究进展,但是关于骨水泥中柠檬酸根对骨再生和代谢过程的影响缺乏深刻的认识。本文首先研究了MPBC中柠檬酸根在骨组织再生方面的生物学效应,重点探讨了骨水泥中柠檬酸根在骨组织再生过程中的作用,包括成骨分化、成骨矿化及成血管化等;其次研究柠檬酸根对钙、磷酸根生物效应的调控;最后探讨了柠檬酸根及其改性聚合物对氧化应激和炎症反应的抑制作用及其机制。具体研究内容如下:首先,将柠檬酸溶液与水泥固相粉末混匀制备出含柠檬酸根的MPBC。通过FT-IR、XRD及XPS分析,研究了柠檬酸根对MPBC物相结构的影响。采用小鼠前成骨细胞系(MC3T3-E1)和人脐静脉内皮细胞(HUVECs)模型,研究了柠檬酸根对成骨分化、血管生成的作用,且在成骨细胞成骨矿化模型中探索了柠檬酸根对骨磷灰石晶体结构的调节。最后,在大鼠颅骨缺损模型中评估了柠檬酸根对MPBC的体内促成血管和成骨效应的影响。研究表明,柠檬酸根在骨水泥与骨组织界面不同区域具有不同的调控效果,在靠近材料附近的高浓度离子区域抑制钙、磷酸根介导的矿物沉积,促进血管生成,在远离材料的低浓度离子区域促进成骨分化和成骨矿化。采用合成的β-磷酸三钙(β-TCP)纳米粒子模拟钙、磷酸根的释放微环境,研究了钙、磷酸根介导的ATP合成与ERK1/2通路及BMP-2表达之间的关系。在此基础上,进一步探讨了柠檬酸根对高钙和高磷酸根环境下骨髓间充质干细胞(BMSCs)活性的影响。同时也研究了柠檬酸根在BMSCs培养过程中对钙、磷酸根生物效应的调控作用。结果表明,磷酸根通过转运到细胞内环境,影响ATP的合成和分泌,该生物过程对BMP-2的表达和ERK1/2的磷酸化异常重要,而钙直接上调BMP-2的表达和ERK1/2的磷酸化,该生物过程不依赖于ATP的合成和分泌。此外,维持恰当的柠檬酸根浓度可抑制过早矿物沉积,避免细胞死亡和凋亡,有利于细胞的成骨分化和矿化。采用DPPH、ABTS、脂质过氧化及铁离子螯合等化学试验,评估了柠檬酸根对自由基的清除能力。采用双氧水诱导的细胞氧化应激模型,评估了柠檬酸根对BMSCs活性和凋亡的影响。采用脂多糖诱导的炎症反应和氧化应激大鼠气囊模型,评估了柠檬酸根的体内抗炎症和抗氧化能力。以上研究表明,柠檬酸根具有稳定的分子结构,与氧化物无直接化学反应,对BMSCs具有保护和抗凋亡作用,能够抑制大鼠气囊模型中的氧化应激和炎症反应。采用蛋白质组学鉴定和分析柠檬酸根在BMSCs中调控的蛋白质,鉴定了大量的差异表达的蛋白质,发现柠檬酸根上调了171个蛋白。进一步的功能研究,发现柠檬酸根通过过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)上调多种自由基清除蛋白的表达,同时下调各种促炎症反应的因子,揭示了柠檬酸根在调控细胞氧化还原信号中的作用以及PPARγ信号在这一过程中的作用。最后,合成柠檬酸根改性聚乙烯醇(PVA-C),旨在研究柠檬酸根对材料抗氧化和抗炎症的影响。采用细胞氧化应激模型评价结果显示,PVA-C浸提液在氧化应激下对BMSCs具有保护作用。它可以通过抑制活性氧(ROS)来增强干细胞的抗凋亡能力。免疫印迹结果表明,PVA-C浸提液可上调核受体过氧化物酶体增殖物激活的受体γ(PPARγ)和超氧化物歧化酶[Mn](SOD2)。体内动物实验显示,PVA-C浸提液对脂多糖(LPS)诱导的氧化应激和炎症反应具有显着的抑制作用。因此,柠檬酸根改性聚合物可以通过从材料中释放柠檬酸根来调节干细胞和组织氧化还原信号。
谢娟[8](2019)在《可注射壳聚糖缓释基因载体的构建及在骨缺损修复中的实验研究》文中研究说明由外伤、肿瘤、感染等疾病因素造成的骨缺损在临床工作者日益多见,严重影响患者的身心健康和生活质量。目前临床首选的治疗方案仍是自体骨或异体骨移植,但存在来源有限,供体损伤,免疫排斥等问题,因此近年来国内外成骨研究的热点逐步转变成了基因治疗及组织工程骨的研究。生理状态下骨缺损修复成骨量不足的主要原因之一是,随时间的推移诱导成骨的细胞因子缺乏。将外源性蛋白生长因子直接补给于骨缺损处,都存在半衰期短、易被体液稀释、剂量不易控制、代价较高等缺陷,因而限制了其应用,基因治疗为此提供了一种新的有效的解决办法。骨缺损的基因治疗时如何使各种介入的生长因子能够适量、适寸、稳定的表达和释放,是基因治疗研究中的难点,这涉及选择合适的基因载体。目前的文献报道中,运用病毒或脂质体作为基因治疗的载体,其主要的优势在于转染率较高。不过病毒类载体也存在着免疫原性、潜在致病性等缺陷问题;而非病毒基因载体中,常用的脂质体尽管可以获得较高转染率,但同时具有细胞毒性,且转染受血清抑制,因而不适宜用于体内治疗。实际上生理性成骨需要2-3月的时间,是以骨形成蛋白为主的多种细胞因子参与的复杂过程,目前实验研究报道的大多数基因载体(除部分可整合入宿主DNA的病毒载体外),其转染细胞后表达时效只能维持1-2周左右,不能满足生理性成骨时效要求(2-3月)。因此如何研发一种生物相容性好,具有基因缓释表达释放的基因载体是基因工程未来用于骨缺损临床工作所需要克服的技术难题。近年来,可注射式水凝胶在骨缺损中的应用研究,逐渐成为组织再生医学中的研究热点。主要优点是可通过微创注射方式使用,损伤小,操作简单,水凝胶对不规则的组织的充填更加精确。目前报道的水凝胶主要作为支架材料用于骨缺损的修复,而作为基因载体的水凝胶报道较少,如果将基因载体也制备成水凝胶形式,既可单独使用,亦或和水凝胶型的支架材料混合使用,发挥可注射治疗的优势,更加符合整形外科微创治疗的原则,在日后的临床治疗中有很广阔的应用前景。针对上述问题,我们选择非病毒载体壳聚糖作为研究对象,希望构建出可注射的,缓释基因载体以满足骨缺损修复的要求。壳聚糖作为非病毒载体中的阳离子多糖,具有天然可降解的生物活性,使其治疗安全性得到有效保障。作为基因载体的主要缺点是转染效率不高,但由于其含有活性基团氨基,利用分子链的官能团改性、配体修饰等方法,可以合成多种具有不同性能的壳聚糖衍生物,充分扩展了壳聚糖的应用范围。课题组的前期试验已证实通过对壳聚糖的烷基化巯基化改性可合成巯基烷基化壳聚糖(TACS),其转染效率较普通壳聚糖有明显的提升,在此基础上,为适应骨缺损治疗需要,增强其基因缓释表达的效果,我们在构建的TACS/pDNA复合粒子的外层包裹枝节聚乙二醇(PEG)的羟丁基壳聚糖(HBC),形成新型基因载体TACS@EG-HBC/pDNA复合粒子。羟丁基壳聚糖,独特的温敏特性使其可在37℃下变成凝胶状态,这为复合粒子作为可注射剂型使用奠定理论的基础。枝节PEG的目的是增加整个材料的水溶性、稳定性,进一步提高转染的效率。由于包裹了EH-HBC的外层结构,理论上TACS@EG-HBC/pDNA复合粒子在转染细胞后的降解、基因的表达及维持效果更长,更符合骨缺损修复基因治疗的缓释要求。为验证以上假设我们选择融合标记基因绿色荧光蛋白(EGFP)的骨形成蛋白BMP4质粒(pBMP4-EGFP),分别构建TACS/pBMP4-EGFP及TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP复合粒子。检测两种复合粒子对体外培养的兔骨髓间充质干细胞(BMSC)转染效果、成骨性能的影响,在小鼠肌肉内的缓释表达以及作为可注射式水凝胶对兔桡骨缺损的修复效果,为临床骨缺损治疗提供一种新的思路。实验一可注射壳聚糖缓释基因载体的构建、表征及温敏性能的鉴定目的:完成对壳聚糖的改性,合成巯基烷基化壳聚糖(TACS)以及枝节聚乙二醇的羟丁基壳聚糖(EG-HBC),利用TACS负载基因质粒,外包裹EG-HBC构建一种新型的可注射的基因载缓释系统。对其完成表征及温敏凝胶性能的鉴定。方法:(1)通过改性壳聚糖化学合成TACS、EG-HBC,傅里叶红外光谱鉴定合成结果,测定EG-HBC对PH值及温度响应性,及随温度改变粘滞度的变化,鉴定其温敏凝胶特性。(2)融合EGFP标记基因的质粒pBMP4-EGFP与TACS以复凝方式相结合形成TACS/pBMP4-EGFP,再通过EG-HBC物理沉降于其外层,合成TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP。利用动态光散射仪器、透射电镜对两种纳米复合粒子进行表征,凝胶电泳检测两种纳米复合粒子对基因质粒的携载以及保护作用。结果:(1)傅里叶红外光谱提示与CS相比,TACS存在(-CH3)基团,HBC存在(-OH)基团,EG-HBC里存在-CH2基团及酰胺键,证实TACS、HBC及EG-HBC的合成是成功的。(2)EG-HBC溶液在PH值从6.0升至6.5及7.0时,溶液也明显由清澈变浑浊絮状析出状,温度从25℃升到37℃时溶液呈凝胶状态。溶液粘度随温度改变从125.6 mPa·s(20℃)可升至157.5 mPa·s(50℃)。(3)取N/P比20的情况下制备的TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP复合粒子多呈球形,粒径为192.6±16.11nm。TACS/pBMP4-EGFP复合粒子表面zeta电势为24.79±1.3mv,而TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP复合粒子的zeta电势为-21.65±1.1mv。凝胶电泳实验证明TACS/pBMP4-EGFP与TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP两种复合粒子,均可保护质粒不被DNA酶降解,通过肝素的解离实验证明,经TACS/pBMP4-EGFP释放出的质粒维持原来的稳定性。体外缓释实验证明TACS/pBMP4-EGFP复合粒子5天释放量达80%,而TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP复合粒子30天的释放量为37.8%,证实TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP复合粒子基因质粒缓释效果更好,而在溶菌酶存在时,两种复合粒子均在3天内释放基因质粒80%,说明改性壳聚糖仍可被溶菌酶降解,生物安全性好。结论:本章节实验对壳聚糖的改性是成功的,成功制备TACS和EG-HBC。EG-HBC显示了良好的温敏和PH值响应性,在37℃时可出现凝胶化变性。最终合成的基因载体TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP复合粒子,与TACS/pBMP4-EGFP复合粒子都显示出对基因载体较好的保护作用和粒子稳定性。但对携载基因的体外缓释效果,TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP复合粒子缓释效果更明显。实验二可注射壳聚糖缓释载体介导BMP4-EGPF基因转染兔BMSC基因缓释,成骨性能影响及体内缓释的实验研究目的:探讨TACS/pBMP4-EGFP以及TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP两种复合粒子,作为缓释基因载体,转染兔BMSC的转染效率,基因缓释表达效果,及对其成骨诱导分化的影响。以小鼠骨骼肌内注射进行体内转染,探讨注射后两种基因载体复合粒子体内缓释表达效果。方法:(1)体外培养兔BMSC,流式细胞仪检测及成骨、成脂诱导,鉴定其干细胞特性。(2)采用两种基因载体复合粒子TACS/pBMP4-EGFP以及TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP转染兔BMSC,以脂质体2000做阳性对照,流式细胞仪及荧光显微镜下测试其EGFP基因转染效率与缓释表达的情况。免疫印迹实验(Weston Blot)及酶联免疫吸附测定(ELISA)比较TACS组和TACS@EG-HBC组BMP4的缓释表达情况。(3)未转染组作对照,碱性磷酸酶染色及活性测定、茜素红染色,比较采用两种复合粒子转染后的BMSC经体外成骨诱导,成骨性能的影响。(4)通过激光共聚焦显微镜观察TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP注射于小鼠骨骼肌内,基因缓释表达效果。结果:(1)通过梯度离心法提取培养的兔BMSC,长梭形,呈旋涡状生长,5-7天传代一次。P3代兔BMSC阳性表达CD44(96.6%)、CD90(98.9%),阴性表达CD45(0.21%)、CD34(0.06%),成脂诱导油红染色可见红色脂滴,成骨诱导后可见Vocanssa染色的黑褐色结节。(2)体外细胞转染实验,经流式细胞仪测定,TACS/pBMP4-EGFP对BMSC转染率在转染后3天、7天、14天分别是24.8±5.1%、31.1±3.3%和34.5±4.6%,TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP对应时间的转染率分别是5.9±2.4%、17.5±3.9%和35.3±4.2%。荧光显微镜下观察结果基本与其一致。Weston Blot及ELISA实验测试两种复合粒子转染后的BMSC均可表达BMP4,而TACS@EG-HBC组的缓释表达作用更强。(3)对成骨诱导的影响以未转染组细胞为对照,三组细胞经成骨诱导后,14天时TACS@EG-HBC组较TACS组及未转染组的ALP磷酸酶活性更强,21天茜素红染色的钙结节更加明显。(4)激光共聚焦显微镜可观察到TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP注射于小鼠骨骼肌内,基因缓释表达效果可维持12周。结论:两种基因载体复合粒子均可转染BMSC使其缓释表达EGFP和BMP4,与TACS/pBMP4-EGFP复合粒子相比,TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP显示出更好的基因缓释表达效果,转染后的BMSC具有更好成骨诱导能力。小鼠的肌肉内注射可证实TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP在体内基因缓释表达可持续到12周。实验三携载BMP4-EGFP的可注射型壳聚糖缓释基因复合粒子对骨缺损修复的实验研究目的:进一步探讨携载pBMP4-EGFP基因的两种改性壳聚糖复合粒子,修复兔桡骨缺损时的体内成骨效果,及质粒在骨缺损处缓释表达情况。方法:将24只新西兰白兔分随机分三组,均构建双前肢18mm完全性骨缺损模型,于模型建立后7天,予骨缺损局部分别注射含80ug质粒pBMP4-EGFP的TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP复合粒子混悬液或TACS/pBMP4-EGFP复合粒子混悬液,空白对照组不做任何处理。术后2、4、8、12周处死实验动物,行缺损处大体标本,X摄片,Lane-SandhuX线评分以及新生骨组织HE染色了解骨缺损修复情况。12周对已对合修复缺损的骨组织行生物力学测试评价其承重能力。新生骨组织BMP4免疫组化了解基因在体内的转染缓释表达情况。结果:所有试验动物均存活良好,大体组织学检查,空白组自4周开始有少量新骨生长,至第12周仍存在较大缺损,新骨生成缓慢。TACS组和TACS@EG-HBC组从2周即可观察到骨缺损断端出现不规则骨痂,后期随时间推移,TASC@EG-HBC组的新骨生成较TACS组快,至12周时TACS@EG-HBC组4个标本,桡骨基本对接修复完全,但生物力学检测,较正常桡骨强度弱,差异有统计学意义(n=4 P<0.05)。X线摄片修复效果评价与大体标本一致。Lane-SandhuX线评分,显示4,8,12周不同组别间的分值比较具有统计学差别,TACS@EG-HBC组在8,12周两个时间点分值均高于其他两组,且差别具有统计学意义(P<0.05 n=4)。新骨生成处HE染色12周时,空白对照组有骨小梁结构但骨皮质结构不明显。TACS组板层骨不成熟。TACS@EG-HBC组骨小梁连接成片,可见大量板层骨形成,骨质致密,皮髓质界限清晰。免疫组化提示在12周时TACS@EG-HBC组新生骨组织内仍可观察到零散部分的少量BMP4阳性细胞,因此较TACS组缓释表达作用更强。结论:前期构建的TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP在骨缺损治疗中,发挥了较好基因缓释载体的功能,增强了新骨生成的效果。经局部注射后,以12周为观察节点时,局部转染含80ug质粒的TACS@EG-HBC/p BMP4-EGFP复合粒子,可使骨缺损局部完成对合生长。
魏鹏飞[9](2019)在《基于可降解多功能化聚酯微球的生物活性骨再生材料研究》文中研究说明伪床上由创伤、感染、肿瘤切除和骨骼异常所导致的骨缺损需要大量的骨移植材料,虽然自体骨一直是骨缺损移植的黄金标准,但其也存在着来源受限和供体损伤的缺点,而异体骨和异种骨临床上虽然也有使用,但是其免疫排斥反应较大,并且存在病毒和疾病传播的风险。骨组织工程的出现,为提供一种安全高效的骨移植替代材料提供了结构和功能设计的可能性。为此,研究一种具有生物诱导活性的支架是骨缺损部位再生的关键。由生物可降解材料制备的可注射微球近些年在组织修复领域得到广泛关注,原因在于其粒径可调,应用形式自由,可以方便地填充到不规则的缺损区域,并且可通过微创手术注射植入,提高了患者的舒适度。脂肪族聚酯类材料是近些年来人们研究的最为广泛的生物可降解材料,其主要包括聚乳酸(PLA)、聚羟乙酸(PGA)、聚己内酯(PCL)及它们的共聚物体系如聚(乳酸-羟基乙酸)(PLGA)等,因为其可调的生物降解性、良好的生物相容性和优良的加工性能,被多国FDA批准用作人体植入材料,已经成为临床应用最多、最重要的合成类生物医用高分子材料,在骨组织工程领域也有着十分广泛的应用。但由这些脂肪族聚酯制备的微球,由于脂肪族聚酯疏水的特性限制了其应用范围,其降解的酸性产物可能导致炎症的发生,其主链本身无功能性基团也限制了其作为组织修复材料的功能发挥。为了实现脂肪族聚酯微球作为可注射微支架,在骨再生修复领域应用获得理想的骨修复效果,本论文基于一种两亲的聚左旋乳酸-聚乙二醇-聚左旋乳酸三嵌段共聚物(PLLA-PEG-PLLA),通过双乳液-溶剂挥发技术制备了表面粗糙的多孔微球,通过多种表面改性手段,赋予微球抑菌性、促血管生成及促成骨活性等多重功能性,并通过多种动物模型试验证实了这些功能化微球作为骨修复材料的有效性。因此,本论文主要围绕以下几点开展了研究:(1)开展了 PLLA-PEG-PLLA嵌段共聚物的合成,并通过双乳液-溶剂挥发技术制备了不同形貌的微球,通过多巴胺、明胶及生物矿化改性微球探索出最佳的微球制备条件;(2)开展了负载双磷酸盐阿仑膦酸钠生物矿化微球的研究,通过新西兰大白兔皮下异位成骨模型评价微球的促成骨能力;(3)开展了同时负载银纳米粒子(AgNPs)及羟基磷灰石(HA),具有抑菌和促成骨双功能性微球的研究,通过兔皮下异位成骨和金黄色葡萄球菌(S.aureus)感染的大鼠颅骨临界缺损模型,评价了微球的体内抗菌和促骨再生能力;(4)开展了同时负载万古霉素及锶元素生物矿化微球的研究,通过兔皮下植入和S.aureus感染的兔股骨踝缺损模型,评价了微球的抑菌、促血管生成及促成骨的多重功能性。具体研究进展简介如下:(1)聚乙二醇(PEG)有着良好的亲水性能和良好的生物相容性,本研究通过将具有双端羟基的PEG作为引发剂,合成了具有不同聚醚含量(10%,30%)的聚酯-聚醚嵌段共聚物,以改善脂肪族聚酯的亲水性。将合成的嵌段共聚物通过双乳液-溶剂挥发技术制备了多孔微球,并将多巴胺或明胶引入到微球表面,起到促进细胞的贴附、提供可反应的基团及为生物矿化提供成核位点的作用,而通过模拟体液(SBF)生物矿化技术引入的HA,不仅可以起到促进成骨的作用,还可以部分中和脂肪族聚酯的酸性降解产物。通过比较研究PLLA和PLLA-PEG-PLLA微球改性前后的物理化学性质及它们对细胞行为的影响,确定了由含有10%聚醚成分的PLLA-PEG-PLLA制备的、具有稳定粗糙表面的微球,适宜作为可注射微球开展进一步的功能化改性和骨再生修复研究。(2)阿仑膦酸钠是一种应用于治疗代谢性骨紊乱相关疾病的药物,其机理是通过促进骨的矿化和抑制骨的吸收,通过调节成骨细胞的活性来促进新骨生成。本研究采用明胶改性制备的表面粗糙的PLLA-PEG-PLLA多孔微球,并采用溶解有不同浓度阿仑膦酸钠的SBF浸泡微球,利用明胶提供矿物沉积生长的成核位点,利用阿仑膦酸钠与HA的强亲和性实现其共沉积负载,得到了负载不同量阿仑膦酸钠的生物矿化复合微球,表现出持续的阿仑膦酸钠释放,并与负载量正相关。体外大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)培养结果显示,在适当的阿仑膦酸钠负载量下,该微球无明显细胞毒性,利于细胞粘附、铺展和增殖,并能显着促进成骨分化,分化程度与阿仑膦酸钠负载量正相关。将微球注射到兔背部皮下检测其生物相容性和异位成骨能力,与未负载阿仑膦酸钠的矿化微球相比,证实通过阿仑膦酸钠的引入起到了增强微球促进骨生成能力的效果,但未发现其对生物相容性有不利影响。(3)从临床角度来讲,受伤严重的骨组织一般都伴有感染情况的发生,而严重感染会导致骨缺损部位血供不足,影响骨结构的恢复及功能重建,因此具有抑菌和促成骨活性的新型骨修复材料受到了广泛关注。本研究基于前述的表面粗糙的多孔微球,通过聚多巴胺包覆、AgNPs负载及SBF生物矿化改性,制备了一种同时具有抑菌和促成骨双功能的微球用于感染的骨缺损的再生研究。所制备的微球表现出持续的银离子释放行为,释放量随着AgNPs的负载量增加而提高,体外抑菌实验表明,这些负载有AgNPs的微球,能显着抑制大肠杆菌(E.coli)和S.aureus的克隆生长,与AgNPs的负载量和释放量呈正相关。但体外BMSCs细胞培养结果显示,在合适的AgNPs的负载量时,微球并没有表现出显着的细胞毒性,细胞的粘附、铺展、增殖和成骨分化等行为,与未负载AgNPs的矿化微球,没有显着性差异。兔皮下植入实验结果也证实负载与未负载AgNPs的矿化微球,都具有良好的生物相容性,能促进异位成骨。将该双功能微球填充到S.aureus预先感染的大鼠颅骨临界缺损模型,系统评估其体内抑菌及促骨再生的效果。研究结果表明,负载AgNPs的矿化微球具有显着的体内抑菌能力,与空白组和填充未负载AgNPs矿化微球组比较,该双功能微球能更有效地促进新骨生成,随着微球的降解,新生骨体积和骨矿密度都显着高于对照组。(4)虽然负载AgNPs及HA的双功能微球在体内外研究中均表现出了不错的效果,但为了避免人们对AgNPs体内应用安全性的担忧,以及为了进一步提高修复材料对S.aureus的敏感性,本研究以前述微球为药物载体包覆临床上常用的抗感染药物万古霉素,同时为进一步提高微球的促成骨能力,在SBF矿化沉积过程中引入具有促血管生成、抑制破骨细胞活性和提高成骨细胞活性的锶元素,制备了一种同时具有抑菌、促血管生成及促新骨生成的多功能微球,并开展了体内外表征。为了避免万古霉素在矿化过程中的严重丢失,本研究采用了 MCF-26介孔二氧化硅作为载体吸附万古霉素后再包埋到微球中。在体外研究中,万古霉素和Sr2+都表现出持续释放行为,释放量与它们的负载量正相关;微球具有显着地抑制S.aureus克隆生长的能力,并在合适的万古霉素负载量下,微球没有明显的细胞毒性,BMSCs在微球上粘附、铺展和增殖良好;随着锶负载量的增加,微球促BMSCs表达成骨相关指标/基因和成血管相关基因的能力均显着提高。在体内研究中,兔皮下植入实验结果揭示,负载万古霉素和锶元素的矿化微球生物相容性良好,锶元素的引入增强了微球的血管生成能力和异位成骨能力;将该多功能微球注入S.aureus感染的兔股骨踝缺损模型,结果显示,与空白组和仅负载万古霉素的矿化微球比较,同时负载万古霉素和锶元素的矿化微球具有最强的促新骨生成的能力。以上研究表明,生物可降解的脂肪族聚酯作为骨修复材料具有广阔的应用前景,针对微创治疗和骨缺损再生修复的临床需求,基于可注射的脂肪族聚酯微球,开展多功能微球的设计和制备研究,在保证微球的生物相容性和生物可降解性的前提下,赋予可注射微球更多的功能性,如抑菌、促血管生成、促成骨等特性,无疑将更加提高这类材料对骨缺损再生修复的效果,推动它们的临床应用研究。
贺丹[10](2019)在《骨髓间充质干细胞在RGD改良壳聚糖基可注射纳米复合凝胶中的血管化研究》文中指出随着组织工程技术的发展,三维支架在组织和器官修复方面显示出越来越大的潜力,然而传统的支架植入人体会导致更多的创伤和反复感染,因此可注射支架应运而生。组织和器官植入体内后,往往需要数周时间完成毛细血管入侵以生成血管,氧气和营养供给不足导致了移植失败。因此以血管生成为目的,用于解决营养、细胞和信号分子传递不畅以及组织和器官修复缓慢的问题,我们制备了一种壳聚糖(CS)/β-甘油磷酸钠(β-GP)/明胶(Ge)和Arg-gly-asp(RGD)肽的可注射水凝胶,并通过包载间充质干细胞(MSCs)和载因子VEGF(血管生成因子)/SDF-1(基质细胞衍生因子)的方式来促进血管化进程和组织修复。通过对CS/β-GP/Ge和CS/β-GP/Ge-RGD温敏水凝胶的材料性能做比较,发现在温敏水凝胶中添加RGD并未改变水凝胶的成胶性能和粘弹性。CS/β-GP/Ge-RGD温敏水凝胶仍具备优异的可注射性,成胶温度为30℃。SEM电镜结果显示,该凝胶呈现多孔的网状结构,孔径在35μm左右,有利于细胞维持生理功能。红外结果显示RGD肽和明胶的结构在水凝胶中得以很好的保持。壳聚糖/岩藻聚糖纳米颗粒负载生长因子,能很好的控释因子。将间充质干细胞(MSCs)接种在加载不同载生长因子纳米颗粒CS/β-GP/Ge-RGD温敏水凝胶表面,发现MSCs保持良好的细胞增殖活性,铺展状态良好。对MSCs接种在水凝胶中并施加流体剪切力,发现MSCs往内皮方向分化,为进一步MSCs接种在CS/β-GP/Ge-RGD温敏水凝胶中实现血管化的原位治疗提供依据。成功的构建了鸡胚尿囊模型(CAM),注射载因子纳米颗粒CS/β-GP/Ge-RGD温敏水凝胶和载MSCs/载因子纳米颗粒CS/β-GP/Ge-RGD温敏水凝胶后发现,加载MSCs于水凝胶中,有效的促进了血管生成。成功的构建了大鼠心梗模型,发现载因子纳米颗粒CS/β-GP/Ge-RGD温敏水凝胶对心肌梗死组织的修复和再生有积极作用,对梗死后心室重构和微血管新生作用显着。体内实验为MSCs加载在载因子纳米颗粒CS/β-GP/Ge-RGD温敏水凝胶中对血管原位化治疗的积极作用提供了证据。综上,RGD改良壳聚糖基可注射纳米复合温敏水凝胶在包载MSCs后,具有促进血管生成的能力,在组织工程修复、器官组织再生、缺血性疾病治疗方面具有潜在应用价值。
二、可注射型骨修复材料对兔MSC增殖及分化的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、可注射型骨修复材料对兔MSC增殖及分化的影响(论文提纲范文)
(1)负载神经干细胞和多奈哌齐的导电水凝胶系统对脊髓损伤修复作用研究(论文提纲范文)
摘要 |
英文摘要 |
第一章 文献综述 |
1.1 脊髓损伤概述 |
1.1.1 脊髓损伤研究背景及意义 |
1.1.2 脊髓损伤后的病理生理改变 |
1.1.3 脊髓损伤治疗的研究现状 |
1.2 水凝胶治疗脊髓损伤的研究进展 |
1.2.1 水凝胶搭载干细胞治疗脊髓损伤 |
1.2.2 水凝胶搭载药物治疗脊髓损伤 |
1.2.3 导电水凝胶治疗脊髓损伤 |
1.3 多奈哌齐(DPL)在神经系统疾病中的应用 |
第二章 可注射型导电水凝胶的合成和表征测定 |
2.1 前言 |
2.2 实验材料 |
2.2.1 主要实验试剂 |
2.2.2 主要实验仪器 |
2.2.3 实验动物 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 材料合成 |
2.3.2 凝胶外像和微观结构 |
2.3.3 动态流变学分析 |
2.3.4 水凝胶的电活性 |
2.3.5 水凝胶的可注射性 |
2.3.6 水凝胶的自修复性 |
2.3.7 水凝胶的体外降解 |
2.3.8 水凝胶的体内降解及生物相容性评价 |
2.3.9 水凝胶的药物缓释 |
2.4 实验结果 |
2.4.1 水凝胶的制备及表征 |
2.4.2 水凝胶的流变性质 |
2.4.3 水凝胶的电活性 |
2.4.4 水凝胶的可注射性 |
2.4.5 水凝胶的自修复性 |
2.4.6 水凝胶的降解性 |
2.4.7 水凝胶的生物相容性 |
2.4.8 水凝胶的药物缓释 |
2.5 讨论 |
2.6 小结 |
第三章 水凝胶环境中多奈哌齐对NSC的生物学效应 |
3.1 前言 |
3.2 实验材料 |
3.2.1 主要实验试剂 |
3.2.2 主要实验仪器 |
3.2.3 实验动物 |
3.3 实验方法 |
3.3.1 NSC的提取,培养和鉴定 |
3.3.2 检测水凝胶的细胞毒性 |
3.3.3 检测水凝胶环境中DPL对NSC增殖效应 |
3.3.4 检测水凝胶环境中DPL对NSC分化效应 |
3.3.6 统计学分析 |
3.4 实验结果 |
3.4.1 NSC的提取,培养和鉴定 |
3.4.2 水凝胶的细胞毒性 |
3.4.3 水凝胶环境中DPL对NSC增殖效应 |
3.4.4 水凝胶环境中DPL对NSC分化效应 |
3.5 讨论 |
3.6 小结 |
第四章 水凝胶搭载NSC和DPL修复脊髓损伤 |
4.1 前言 |
4.2 实验材料 |
4.2.1 主要实验试剂 |
4.2.2 主要实验仪器 |
4.2.3 实验动物 |
4.3 实验方法 |
4.3.1 大鼠T9脊髓全切动物模型构建 |
4.3.2 大鼠运动功能评价 |
4.3.3 大鼠神经电生理检测 |
4.3.4 大鼠脊髓组织灌注取材 |
4.3.5 切片组织学染色 |
4.3.6 统计学分析 |
4.4 实验结果 |
4.4.1 大鼠的BBB运动功能评分 |
4.4.2 大鼠的神经电生理 |
4.4.3 大鼠脊髓损伤后组织修复情况 |
4.5 讨论 |
4.6 小结 |
第五章 全文结论和创新点 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
参考文献 |
作者简介及攻读学位期间发表学术论文 |
致谢 |
(2)椎间盘退变关键标志物筛选及携载TGF-β3支架对椎间盘修复的实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明 |
前言 |
第一部分 椎间盘退变关键标志物的筛选 |
1 材料与方法 |
2 结果 |
3 讨论 |
4 结论 |
第二部分 携载TGF-β3的脱细胞纤维环基质/壳聚糖水凝胶对椎间盘退变修复的实验研究 |
1 材料与方法 |
2 结果 |
3 讨论 |
4 结论 |
参考文献 |
综述 |
参考文献 |
附图 |
附表 |
致谢 |
攻读硕士期间发表文章 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
英文论文一 |
英文论文二 |
(3)BMP-4修饰BMSCs复合同种异体骨软骨柱修复兔膝关节软骨缺损(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
前言 |
第一章 BMSCs体外培养及鉴定 |
材料和方法 |
结果 |
讨论 |
第二章 BMP-4对BMSCs体外增殖及成软骨分化影响 |
材料和方法 |
结果 |
讨论 |
第三章 Ad-BMP-4-BMSCs复合同种异体骨软骨柱修复关节软骨缺损 |
材料和方法 |
结果 |
讨论 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A 英文缩略词表 |
附录 B 支架材料在软骨组织工程中的应用进展 |
参考文献 |
附录 C 攻读学位期间发表文章 |
(4)生物玻璃-高分子复合微球/水凝胶的制备及组织再生应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
1.1 生物材料概述 |
1.1.1 有机高分子生物材料 |
1.1.2 金属生物材料 |
1.1.3 无机生物材料 |
1.1.4 有机无机复合生物材料 |
1.2 生物玻璃及其在组织修复中的应用 |
1.2.1 生物玻璃的组成 |
1.2.2 生物玻璃的生物活性 |
1.2.3 生物玻璃在组织修复中的应用 |
1.2.4 生物玻璃及其复合材料在软组织修复中的应用 |
1.3 课题的提出及主要研究内容 |
1.3.1 课题的提出 |
1.3.2 课题的主要研究内容 |
第2章 生物玻璃/聚乳酸多孔微球的制备 |
2.1 引言 |
2.2 实验方法 |
2.2.1 BG/PLA多孔微球的制备 |
2.2.2 生物学评价 |
2.3 实验结果 |
2.3.1 BG/PLA微球的制备 |
2.3.2 生物学评价 |
2.4 讨论 |
2.5 本章小结 |
第3章 生物活性水凝胶在干细胞疗法治疗心梗中的应用 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 生物玻璃/γ-聚谷氨酸/壳聚糖水凝胶的制备 |
3.2.2 体外细胞实验 |
3.2.3 急性心梗的治疗 |
3.3 实验结果 |
3.3.1 生物玻璃/γ-聚谷氨酸/壳聚糖水凝胶的制备 |
3.3.2 急性心梗的治疗 |
3.3.3 心肌细胞-MSCs的相互作用 |
3.4 讨论 |
3.5 本章小结 |
第4章 双黏生物玻璃复合水凝胶的制备及在创伤中的应用 |
4.1 引言 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 BG/OSA复合水凝胶的制备 |
4.2.2 体外生物学评价 |
4.2.3 体内创口闭合 |
4.2.4 难愈合创伤的修复 |
4.3 实验结果 |
4.3.1 BG/OSA复合水凝胶的制备 |
4.3.2 体外生物学评价 |
4.3.3 体内创口闭合 |
4.3.4 难愈合创伤修复 |
4.4 讨论 |
4.5 本章小结 |
第5章 全文总结和展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历 |
攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(5)基于天然生物材料的水凝胶的研究及其在组织工程中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 组织工程 |
1.2 组织工程中的关键技术 |
1.2.1 水凝胶等支架 |
1.2.2 干细胞 |
1.3 组织工程中的生物材料 |
1.4 天然生物材料在组织工程中的常见应用 |
1.4.1 骨及软骨修复 |
1.4.2 创面修复 |
1.4.3 组织工程其他领域 |
1.5 本文主要研究问题和意义 |
第二章 由糖原衍生物构建的复合水凝胶的制备及其对干细胞的诱导分化 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料 |
2.2.1 实验原料与试剂 |
2.2.2 实验仪器和设备 |
2.2.3 细胞及动物 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 糖原的修饰 |
2.3.1.1 糖原的正电化 |
2.3.1.2 氨基化糖原接枝胍基 |
2.3.1.3 胍基糖原开环氧化 |
2.3.2 糖原衍生物的表征 |
2.3.3 CHO-Gly-guanido与 nano-HAP的相互作用 |
2.3.4 C/G/H复合水凝胶的制备 |
2.3.5 C/G/H复合水凝胶的理化表征 |
2.3.5.1 C/G/H水凝胶的体外溶胀 |
2.3.5.2 C/G/H水凝胶的生物降解 |
2.3.5.3 C/G/H水凝胶的机械性能 |
2.3.5.4 C/G/H水凝胶的微观结构 |
2.3.6 C/G/H复合水凝胶的生化表征 |
2.3.6.1 C/G/H水凝胶的细胞毒性 |
2.3.6.2 细胞在C/G/H水凝胶的上的生长情况 |
2.3.6.3 bMSC在C/G/H水凝胶上的分化情况 |
2.4 结果与讨论 |
2.4.1 糖原的修饰和表征 |
2.4.2 C/G/H水凝胶的制备 |
2.4.3 C/G/H水凝胶的理化表征 |
2.4.3.1 C/G/H水凝胶的体外溶胀 |
2.4.3.2 C/G/H水凝胶的生物降解 |
2.4.3.3 C/G/H水凝胶的流变和机械性能 |
2.4.3.4 C/G/H水凝胶的微观结构 |
2.4.4 生物学表征 |
2.4.4.1 C/G/H水凝胶的细胞毒性 |
2.4.4.2 细胞在C/G/H水凝胶的上的生长情况 |
2.4.4.3 bMSC在 C/G/H水凝胶上的成骨分化 |
2.4.4.4 bMSC在 C/G/H水凝胶上的软骨分化 |
2.5 本章小结 |
第三章 可注射复合水凝胶的制备及其用作生物胶水在伤口修复中的应用 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料 |
3.2.1 实验原料与试剂 |
3.2.2 实验仪器与设备 |
3.2.3 细胞及动物 |
3.3 实验方法 |
3.3.1 明胶接枝单宁酸 |
3.3.2 单宁酸明胶的表征 |
3.3.3 Gel-TA/TG复合水凝胶的制备 |
3.3.4 Gel-TA/TG复合水凝胶的理化表征 |
3.3.4.1 Gel-TA/TG水凝胶的溶胀 |
3.3.4.2 Gel-TA/TG水凝胶的体外降解 |
3.3.4.3 Gel-TA/TG水凝胶的机械性能 |
3.3.4.4 Gel-TA/TG水凝胶的微观结构 |
3.3.4.5 Gel-TA/TG水凝胶的粘合强度 |
3.3.5 Gel-TA/TG复合水凝胶的生化表征 |
3.3.5.1 Gel-TA/TG水凝胶的细胞毒性 |
3.3.5.2 细胞在Gel-TA/TG水凝胶上的生长情况 |
3.3.5.3 细胞在Gel-TA/TG水凝胶上的迁移情况 |
3.3.5.4 Gel-TA/TG水凝胶对组织的粘合情况 |
3.3.5.5 Gel-TA/TG水凝胶对伤口的止血情况 |
3.3.5.6 Gel-TA/TG水凝胶对圆形创面的愈合情况 |
3.3.5.7 Gel-TA/TG水凝胶对长条形创面的愈合情况 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 明胶的修饰与表征 |
3.4.2 Gel-TA/TG水凝胶的制备 |
3.4.3 Gel-TA/TG水凝胶的理化表征 |
3.4.3.1 Gel-TA/TG水凝胶的溶胀 |
3.4.3.2 Gel-TA/TG水凝胶的体外降解 |
3.4.3.3 Gel-TA/TG水凝胶的机械性能 |
3.4.3.4 C/G/H水凝胶的微观结构 |
3.4.4 生物学表征 |
3.4.4.1 Gel-TA/TG水凝胶的细胞毒性 |
3.4.4.2 细胞在Gel-TA/TG水凝胶的生长情况 |
3.4.4.3 细胞在Gel-TA/TG水凝胶上的迁移情况 |
3.4.4.4 Gel-TA/TG水凝胶对组织的粘合情况 |
3.4.4.5 Gel-TA/TG水凝胶对伤口的止血情况 |
3.4.4.6 Gel-TA/TG水凝胶对圆形创面的愈合情况 |
3.4.4.7 Gel-TA/TG水凝胶对长条形创面的愈合情况 |
3.5 本章小结 |
主要结论与展望 |
主要结论 |
展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
(6)负载干细胞的可注射水凝胶的制备及软骨修复研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 软骨组织及其损伤研究现状 |
1.1.1 关节软骨的结构 |
1.1.2 关节软骨的损伤及其修复研究现状 |
1.2 软骨组织工程 |
1.2.1 种子细胞 |
1.2.2 生物活性因子 |
1.2.3 生物支架材料 |
1.3 可注射水凝胶 |
1.3.1 物理交联 |
1.3.2 化学共价交联 |
1.4 本论文的研究意义与内容 |
第2章 基于酶催化反应构建负载干细胞的可注射Col-HA水凝胶及软骨修复研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验试剂与仪器设备 |
2.2.2 大鼠BMSCs的分离、培养与鉴定 |
2.2.3 材料的制备 |
2.2.4 水凝胶的制备 |
2.2.5 水凝胶的表征 |
2.2.6 BMSCs在水凝胶内的存活与增殖 |
2.2.7 BMSCs在水凝胶内的体外成软骨分化 |
2.2.8 大鼠膝关节软骨缺损修复实验 |
2.2.9 大鼠膝关节软骨缺损修复评价 |
2.2.10 统计学分析 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 BMSCs的鉴定 |
2.3.2 材料的制备 |
2.3.3 水凝胶的表征 |
2.3.4 BMSCs在水凝胶内的存活与增殖 |
2.3.5 BMSCs在水凝胶内的体外成软骨分化 |
2.3.6 大鼠膝关节软骨损伤修复 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于生物正交反应构建负载干细胞的可注射PEG-SF水凝胶及软骨修复研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验试剂与仪器设备 |
3.2.2 材料的制备 |
3.2.3 水凝胶的制备 |
3.2.4 水凝胶的表征 |
3.2.5 BMSCs在水凝胶内的存活与增殖 |
3.2.6 BMSCs在水凝胶内的体外成软骨分化 |
3.2.7 大鼠膝关节软骨损伤修复实验 |
3.2.8 大鼠膝关节软骨损伤修复评价 |
3.2.9 统计学分析 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 材料的制备 |
3.3.2 水凝胶的表征 |
3.3.3 BMSCs在水凝胶内的存活与增殖 |
3.3.4 BMSCs在水凝胶内的体外成软骨分化 |
3.3.5 大鼠膝关节软骨损伤修复 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于生物正交反应构建负载干细胞的可注射Col-PEG-SF水凝胶及软骨修复研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验试剂与仪器设备 |
4.2.2 材料的制备 |
4.2.3 水凝胶的制备 |
4.2.4 水凝胶的表征 |
4.2.5 BMSCs在水凝胶内的存活与增殖 |
4.2.6 BMSCs在水凝胶内的体外成软骨分化 |
4.2.7 大鼠膝关节软骨损伤修复实验 |
4.2.8 大鼠膝关节软骨损伤修复评价 |
4.2.9 统计学分析 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 材料的制备 |
4.3.2 水凝胶的表征 |
4.3.3 BMSCs在水凝胶内的存活与增殖 |
4.3.4 BMSCs在水凝胶内的体外成软骨分化 |
4.3.5 大鼠膝关节软骨损伤修复 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 主要创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(7)骨水泥中柠檬酸根对骨再生和代谢过程的影响(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 骨缺损与骨修复 |
1.2.1 骨缺损 |
1.2.2 骨修复 |
1.3 可注射性骨修复材料 |
1.4 磷酸镁基骨水泥降解产物的生物学效应 |
1.4.1 钙介导的生物学效应 |
1.4.2 镁介导的生物学效应 |
1.4.3 磷酸根介导的生物学效应 |
1.4.4 钙、镁及磷酸根协同介导的成骨效应 |
1.5 柠檬酸根的生物学效应 |
1.5.1 柠檬酸根增强材料的成骨能力 |
1.5.2 柠檬酸根调控钙、磷酸根介导的成骨矿化 |
1.5.3 柠檬酸根抑制钙、磷酸根诱导的血管钙化 |
1.5.4 柠檬酸根的抗氧化和抗炎症效应 |
1.5.5 柠檬酸根生物学效应的总结 |
1.6 研究目的和主要内容 |
第2章 柠檬酸根调控MPBC的成骨和成血管效应 |
2.1 引言 |
2.2 实验材料 |
2.2.1 主要试剂 |
2.2.2 使用仪器 |
2.3 实验方法 |
2.3.1 MPBC的制备和表征 |
2.3.2 细胞培养 |
2.3.3 细胞活性检测 |
2.3.4 免疫印迹试验 |
2.3.5 实时荧光定量PCR |
2.3.6 碱性磷酸酶染色 |
2.3.7 茜素红S染色与四环素荧光标记 |
2.3.8 矿物相的分析与表征 |
2.3.9 免疫荧光染色 |
2.3.10 体内动物实验 |
2.3.11 微-计算机断层扫描(Micro-CT) |
2.3.12 组织学和免疫组织化学染色 |
2.3.13 统计学分析 |
2.4 实验结果 |
2.4.1 MPBC的表征 |
2.4.2 柠檬酸根调控MPBC介导的成骨分化和矿化 |
2.4.3 柠檬酸根调控MPBC介导的血管生成反应 |
2.4.4 柠檬酸根调控MPBC介导的体内成骨和血管生成 |
2.5 讨论 |
2.6 本章小结 |
第3章 柠檬酸根调控钙、磷酸根的生物学效应 |
3.1 引言 |
3.2 实验材料 |
3.2.1 主要试剂 |
3.2.2 使用的仪器与设备 |
3.3 实验方法 |
3.3.1 β-TCP纳米粒子的合成与表征 |
3.3.2 β-TCP纳米粒子浸提液的制备 |
3.3.3 细胞培养 |
3.3.4 细胞活力检测 |
3.3.5 免疫荧光染色 |
3.3.6 ATP含量分析 |
3.3.7 免疫印迹试验 |
3.3.8 茜素红S染色 |
3.3.9 碱性磷酸酶活性定量检测 |
3.3.10 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳 |
3.3.11 统计分析 |
3.4 实验结果 |
3.4.1 β-TCP纳米粒子的表征 |
3.4.2 钙、磷酸根对BMSCs活性的影响 |
3.4.3 钙、磷酸根对细胞内ATP水平和BMP-2 表达的影响 |
3.4.4 SLC20a1对钙、磷酸根调控的细胞内信号通路的影响 |
3.4.5 柠檬酸根对BMSCs活性和表型的影响 |
3.4.6 柠檬酸根对钙、磷酸根调控的细胞功能的影响 |
3.5 讨论 |
3.6 本章小结 |
第4章 柠檬酸根调控细胞的氧化还原状态及信号 |
4.1 引言 |
4.2 实验材料 |
4.2.1 主要材料 |
4.2.2 主要仪器 |
4.3 实验方法 |
4.3.1 动物 |
4.3.2 细胞培养 |
4.3.3 自由基清除试验 |
4.3.4 β-胡萝卜素漂白试验 |
4.3.5 铁离子螯合试验 |
4.3.6 细胞活力检测 |
4.3.7 细胞膜染色 |
4.3.8 活性氧测量 |
4.3.9 细胞凋亡评价 |
4.3.10 动物实验 |
4.3.11 组织学评价 |
4.3.12 气囊中的氧化还原状态 |
4.3.13 实时荧光定量PCR |
4.3.14 蛋白质提取 |
4.3.15 LC-MS/MS分析 |
4.3.16 数据处理与蛋白质定量 |
4.3.17 生物信息学分析 |
4.3.18 蛋白印迹试验 |
4.3.19 统计分析 |
4.4 实验结果与讨论 |
4.4.1 化学法评价柠檬酸根的抗氧化性能 |
4.4.2 柠檬酸根对氧化应激环境中BMSCs的保护作用 |
4.4.3 Na藕联的柠檬酸根转运蛋白对柠檬酸根抗氧化作用的影响 |
4.4.4 柠檬酸根对体内氧化应激和炎症反应的抑制作用 |
4.4.5 定量蛋白质组学鉴定柠檬酸调控的蛋白 |
4.4.6 生物信息学分析柠檬酸根调控的蛋白 |
4.4.7 PPARγ 对柠檬酸根抗氧化效应的影响 |
4.5 讨论 |
4.6 本章小结 |
第5章 柠檬酸根改性聚合物的抗氧化及抗炎症性能 |
5.1 引言 |
5.2 实验材料 |
5.2.1 主要材料 |
5.2.2 主要仪器 |
5.3 实验方法 |
5.3.1 动物 |
5.3.2 细胞培养 |
5.3.3 PVA-C的合成 |
5.3.4 PVA-C的表征 |
5.3.5 降解产物分析 |
5.3.6 细胞活性 |
5.3.7 活性氧测量 |
5.3.8 细胞凋亡检测 |
5.3.9 体内动物实验 |
5.3.10 组织学评价 |
5.3.11 气囊的氧化还原状态 |
5.3.12 免疫印迹试验 |
5.3.13 统计学分析 |
5.4 结果与讨论 |
5.4.1 PVA-C的表征 |
5.4.2 PVA-C的降解产物 |
5.4.3 PVA-C浸提液对氧化应激下BMSCs的保护作用 |
5.4.4 PVA-C浸提液对BMSCs中PPARγ 和SOD2的调控 |
5.4.5 PVA-C浸提液对气囊中氧化应激和炎症反应的抑制作用 |
5.5 讨论 |
5.6 本章小结 |
第6章 结论 |
6.1 全文结论 |
6.2 创新与特色 |
参考文献 |
附录-缩写词表 |
攻读博士学位期间发表的文章与成果 |
致谢 |
(8)可注射壳聚糖缓释基因载体的构建及在骨缺损修复中的实验研究(论文提纲范文)
中英文缩略词表 |
中文摘要 |
英文摘要 |
实验一 可注射改性壳聚糖缓释基因载体的构建、表征及温敏效果的鉴定 |
1 引言 |
2 实验材料 |
2.1 细胞 |
2.2 试剂及来源 |
2.3 主要溶剂的配制 |
2.4 主要仪器和设备 |
3 实验方法 |
3.1 改性壳聚糖的制备 |
3.2 红外光谱分析 |
3.3 EG-HBC的温敏凝胶特性检测 |
3.4 pBMP4-EGFP的扩增与提取 |
3.5 负载pBMP4-EGFP质粒的改性壳聚糖复合粒子的制备 |
3.6 负载pBMP4-EGFP的改性壳聚糖复合粒子的表征检测 |
3.7 核酸保护试验 |
3.8 改性核壳结构对负载基因的体外缓释效果 |
4 结果 |
4.1 改性壳聚糖红外光谱分析 |
4.2 EG-HBC的 PH温敏凝胶特性检测 |
4.3 负载pBMP4-EGFP的改性壳聚糖纳米复合粒子的表征检测 |
4.4 核酸保护试验 |
4.5 改性核壳结构对负载基因的体外缓释效果 |
5 讨论 |
5.1 骨缺损治疗现状 |
5.2 基因治疗的载体选择 |
5.3 壳聚糖作为基因载体的改性研究 |
6 结论 |
7 参考文献 |
实验二 可注射壳聚糖缓释载体介导BMP4-EGPF基因转染兔BMSC基因缓释,成骨性能影响及体内缓释的实验研究 |
1 引言 |
2 实验材料 |
2.1 实验动物 |
2.2 细胞 |
2.3 试剂及来源 |
2.4 主要溶剂的配制 |
2.5 主要仪器和设备 |
3 实验方法 |
3.1 TACS/pBMP4-EGFP和 TACS@EG-HBC/pBMP4-EGFP制备 |
3.2 兔BMSC的体外分离,培养与鉴定 |
3.3 兔BMSC多项分化潜能鉴定 |
3.4 改性壳聚糖缓释基因载体复合粒子对骨髓间充质干细胞增殖的影响 |
3.5 改性壳聚糖缓释基因载体对BMSC的转染效率的检测 |
3.6 由不同改性壳聚糖缓释基因载体复合粒子转染后对BMSC成骨分化的影响 |
3.7 小鼠体内转染缓释实验 |
3.8 统计分析 |
4.结果 |
4.1 兔BMSC的培养及传代 |
4.2 兔BMSC表面标志物鉴定 |
4.3 兔BMSC成脂诱导培养及油红O染色 |
4.4 兔BMSC成骨诱导培养及Von kossa染色 |
4.5 改性壳聚糖基因载体复合粒子对兔BMSC增殖的影响 |
4.6 改性壳聚糖基因载体复合粒子对BMSC转染效率评价 |
4.7 不同改性壳聚糖复合粒子转染后对成骨分化的影响 |
4.8 小鼠肌肉组织内转染实验 |
5.讨论 |
6 结论 |
7 参考文献 |
实验三 携载BMP4-EGFP的可注射型壳聚糖缓释基因复合粒子对骨缺损修复的实验研究 |
1 引言 |
2 实验材料 |
2.1 动物 |
2.2 细胞 |
2.3 试剂及来源 |
2.4 设备及来源 |
3 实验方法 |
3.1 携载BMP4-EGFP基因质粒的改性壳聚糖复合粒子的构建 |
3.2 动物模型建立 |
3.3 术后主要观察指标 |
3.4 统计学分析 |
4 结果 |
4.1 实验动物总体情况观察 |
4.2 骨缺损大体标本观察 |
4.3 X线结果 |
4.4 Lane-SandhuX线评分 |
4.5 新生骨组织中BMP4 免疫组化结果 |
4.6 HE染色 |
4.7 生物力学的测定 |
5.讨论 |
5.1 大段骨缺损模型的建立 |
5.2 细胞因子的选择 |
5.3 可注射水凝胶材料的在缓释作用及的骨缺损中的应用 |
6 结论 |
7 参考文献 |
文章的创新点 |
文章的问题和不足之处 |
展望与未来研究的方向 |
附录 |
致谢 |
综述 |
参考文献 |
(9)基于可降解多功能化聚酯微球的生物活性骨再生材料研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 骨缺损的修复 |
1.3 骨组织工程 |
1.4 可注射骨组织工程支架 |
1.4.1 可注射水凝胶 |
1.4.2 可注射骨水泥 |
1.4.3 可注射微球 |
1.5 骨再生修复材料的多功能化 |
1.5.1 促进细胞粘附 |
1.5.2 促进血管生成 |
1.5.3 促进成骨分化 |
1.5.4 抑菌活性 |
1.6 课题的目的和意义 |
第二章 PLLA-PEG-PLLA嵌段共聚物及微球的制备和改性研究 |
2.1 引言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料 |
2.2.2 实验仪器与设备 |
2.2.3 实验方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 PLLA-PEG-PLLA三嵌段共聚物的表征 |
2.3.2 明胶及生物矿化改性球的制备及表征 |
2.3.3 多巴胺及生物矿化改性球的制备及表征 |
2.3.4 微球的细胞相容性 |
2.3.5 微球的细胞分化实验 |
2.4 小结 |
第三章 载有阿仑膦酸钠的微球用于体内外促成骨分化的研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料 |
3.2.2 实验仪器与设备 |
3.2.3 实验方法 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 载有阿仑膦酸钠微球的制备及相关表征 |
3.3.2 阿仑膦酸钠的释放 |
3.3.3 微球的细胞亲和性 |
3.3.4 M+G+B@ALN微球体外促分化探究 |
3.3.5 阿仑膦酸钠与BMP信号通路的相关性 |
3.3.6 微球体内异位成骨的研究 |
3.4 小结 |
第四章 具有抑菌/促成骨双功能微球用于感染骨缺损再生的研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 实验原料 |
4.2.2 实验仪器与设备 |
4.2.3 实验方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 M+D+Ag+B微球的相关表征 |
4.3.2 M+D+Ag微球的体外抑菌实验 |
4.3.3 银微球的细胞毒性检测 |
4.3.4 M+D+Ag+B微球的抑菌性和细胞相容性 |
4.3.5 体外成骨分化表征 |
4.3.6 微球的兔子皮下埋置 |
4.3.7 体内抑菌检测 |
4.3.8 感染部位骨再生 |
4.4 小结 |
第五章 含锶及万古霉素多功能微球用于感染骨缺损再生的研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验原料 |
5.2.2 实验仪器与设备 |
5.2.3 实验方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 负载万古霉素和锶元素微球的制备及其表征 |
5.3.2 万古霉素的体外释放及其抑菌性能 |
5.3.3 负载万古霉素微球的细胞毒性检测 |
5.3.4 离子的释放及对成骨分化的影响 |
5.3.5 微球的异位成血管及成骨实验 |
5.3.6 感染骨组织的体内抑菌性检测 |
5.3.7 感染股骨踝缺损的骨再生 |
5.4 小结 |
第六章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者简介 |
导师简介 |
附件 |
(10)骨髓间充质干细胞在RGD改良壳聚糖基可注射纳米复合凝胶中的血管化研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 组织工程血管化研究 |
1.2 基于支架的血管化策略 |
1.2.1 支架材料的选择 |
1.2.2 可注射性支架 |
1.3 基于细胞的血管化策略 |
1.4 物理和化学刺激对成血管化过程中的作用 |
1.5 组织工程血管化模型 |
1.6 论文的研究意义、目的、内容 |
1.6.1 研究目的和意义 |
1.6.2 研究内容 |
1.7 本论文的技术路线 |
第二章 RGD改良的壳聚糖/β-甘油磷酸钠/明胶温敏水凝胶的制备和表征 |
2.1 引言 |
2.2 RGD改良的CS/β-GP/Ge温敏复合可注射水凝胶的制备 |
2.2.1 实验试剂 |
2.2.2 实验耗材与设备 |
2.2.3 RGD改良的壳聚糖/β-甘油磷酸钠/明胶温敏水凝胶的制备 |
2.3 RGD改良的壳聚糖/β-甘油磷酸钠/明胶温敏水凝胶的性能评价 |
2.3.1 Hydrogel@RGD成胶温度和流变性质测定 |
2.3.2 Hydrogel@RGD动态粘弹性测定 |
2.3.3 Hydrogel@RGD凝胶形貌和FT-IR表征 |
2.3.4 Hydrogel@RGD降解特性研究 |
2.4 结果分析及讨论 |
2.4.1 Hydrogel@RGD浓度选定 |
2.4.2 Hydrogel@RGD成胶时间前后对比及成胶温度测定 |
2.4.3 Hydrogel@RGD动态粘弹性 |
2.4.4 Hydrogel@RGD复合粘度 |
2.4.5 Hydrogel@RGD凝胶形貌表征 |
2.4.6 Hydrogel@RGD FT-IR谱图分析 |
2.4.7 Hydrogel@RGD降解特性研究 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于RGD改良的载因子纳米复合凝胶材料的间充质干细胞生物学研究 |
3.1 引言 |
3.2 载因子纳米颗粒的表征 |
3.2.1 实验准备及方法 |
3.2.2 实验结果分析 |
3.3 间充质干细胞在RGD改良的纳米载因子复合凝胶材料中的生物学研究 |
3.3.1 实验准备 |
3.3.2 实验步骤 |
3.3.3 实验结果及分析 |
3.4 不同流体剪切力下间充质干细胞的生物学研究 |
3.4.1 实验准备 |
3.4.2 流动腔的设计 |
3.4.3 实验步骤 |
3.4.4 实验结果 |
3.5 施加剪切力研究间充质干细胞在RGD改良的壳聚糖/β-甘油磷酸钠/明胶温敏水凝胶中的生长状态 |
3.5.1 实验准备 |
3.5.2 实验步骤 |
3.5.3 结果分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 鸡胚模型的建立及RGD改良壳聚糖基纳米复合温敏水凝胶的应用 |
4.1 引言 |
4.2 RGD改良壳聚糖/β-甘油磷酸钠/明胶温敏水凝胶基于鸡胚模型的血管化研究 |
4.2.1 实验准备 |
4.2.2 实验步骤 |
4.2.3 结果分析 |
4.3 MSCs包埋在RGD改良壳聚糖/β-甘油磷酸钠/明胶温敏水凝胶基于鸡胚模型的血管化研究 |
4.3.1 实验准备 |
4.3.2 实验步骤 |
4.3.3 结果分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 大鼠心梗模型及RGD改良壳聚糖基载因子纳米复合温敏水凝胶在其中的应用 |
5.1 引言 |
5.2 实验准备 |
5.3 实验步骤 |
5.4 实验结果及分析 |
5.4.1 大鼠心功能变化研究 |
5.4.2 大鼠心肌组织HE染色结果 |
5.4.3 大鼠心肌MASSON染色结果 |
5.4.4 大鼠心肌增殖结果 |
5.4.5 大鼠心肌梗死微血管密度结果 |
5.5 本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表的论文 |
四、可注射型骨修复材料对兔MSC增殖及分化的影响(论文参考文献)
- [1]负载神经干细胞和多奈哌齐的导电水凝胶系统对脊髓损伤修复作用研究[D]. 李鸿儒. 吉林大学, 2021(01)
- [2]椎间盘退变关键标志物筛选及携载TGF-β3支架对椎间盘修复的实验研究[D]. 李钟奇. 山东大学, 2020(04)
- [3]BMP-4修饰BMSCs复合同种异体骨软骨柱修复兔膝关节软骨缺损[D]. 张飞. 蚌埠医学院, 2020(01)
- [4]生物玻璃-高分子复合微球/水凝胶的制备及组织再生应用研究[D]. 高龙. 中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所), 2020
- [5]基于天然生物材料的水凝胶的研究及其在组织工程中的应用[D]. 张羲和. 江南大学, 2020(01)
- [6]负载干细胞的可注射水凝胶的制备及软骨修复研究[D]. 张雅洁. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [7]骨水泥中柠檬酸根对骨再生和代谢过程的影响[D]. 伍小沛. 武汉理工大学, 2019
- [8]可注射壳聚糖缓释基因载体的构建及在骨缺损修复中的实验研究[D]. 谢娟. 安徽医科大学, 2019(08)
- [9]基于可降解多功能化聚酯微球的生物活性骨再生材料研究[D]. 魏鹏飞. 北京化工大学, 2019(06)
- [10]骨髓间充质干细胞在RGD改良壳聚糖基可注射纳米复合凝胶中的血管化研究[D]. 贺丹. 西南交通大学, 2019(04)