一种新型大鼠骨力学生物学模型的建立及实验研究

论文摘要

研究目的：建立一种新型的大鼠骨力学生物学模型，探讨活体骨组织对压缩载荷作用下的生物学响应，了解力学环境对骨组织重建的影响。研究方法：将微型电阻应变片粘贴在大鼠右尺骨表面，在体检测载荷—应变关系和大鼠正常行走时尺骨内应变情况，建立大鼠骨力学生物学模型。利用Instron材料试验机模拟体内应变对大鼠右侧尺骨实施不同频率的力学载荷，加载频率分别为5Hz、10Hz和15Hz，压缩应变为2000με和3000με；加载最大振幅为0.1mm的半正弦波，每天加载10min，加载2周。实验结束前后分别检测各组大鼠尺骨骨密度值变化；检测骨材料力学性能；通过免疫组织化学染色评价骨基质蛋白分泌情况；盐酸四环素及钙黄绿素双荧光标记观察骨组织形态学变化，并利用图像分析软件分析比较加载前后骨生长发育的定量变化。研究结果：成功建立了活体大鼠骨力学生物学模型，在10Hz、15Hz组中，2000με和3000με组促进了骨钙蛋白、Ⅰ型胶原的分泌，表达为强阳性；在对照组和5Hz 2000με组中，其表达为弱阳性；双荧光标记可看到两条明显的黄色和绿色的荧光条带，且实验组骨密度值显著高于正常组(P＜0.05)，但骨材料的力学性能却明显低于对照组(P＜0.05)和正常组(P＜0.01)；在5Hz组中未见骨密度明显增加(P＞0.05)。研究结论：骨组织对加载频率具有一定的依赖性，而且这种频率响应的特性与骨组织的性质和部位有很大关联；在一定应变范围内，短期的低幅高频的载荷可促进成骨反应，频率为10Hz和15Hz时促进效应明显；骨形态学上的适应及生物学变化与载荷频率的剂量效应，这种变化不会导致各实验组之间明显的材料力学性能的差异。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的、意义
• 1.2 国内外研究现状及存在问题
• 1.3 课题的提出
• 1.4 研究内容与方法
• 1.5 基本思路与逻辑结构
• 第二章 大鼠骨力学生物学模型的建立及评价
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 实验动物
• 2.2.2 实验仪器、器材
• 2.3 骨力学生物学模型的建立方法
• 2.3.1 电阻应变片测量原理
• 2.3.2 动态应变仪工作原理
• 2.3.3 Instron材料试验机工作原理
• 2.3.4 骨力学生物学模型建立基本思路
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 大鼠尺骨力学加载模块设计
• 2.4.2 仪器的标定调衡
• 2.4.3 应变片的筛选处理
• 2.4.4 电阻应变片手术植入
• 2.4.5 大鼠骨力学生物学模型的初步鉴定及评价
• 2.5 结果
• 2.5.1 尺骨力学加载模块制作
• 2.5.2 应变片体内植入观察
• 2.5.3 应变传导和稳定性试验
• 2.6 讨论
• 2.7 结论
• 第三章 活体大鼠尺骨应力应变关系研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料
• 3.2.1 实验动物
• 3.2.2 实验仪器、器材
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 离体尺骨载荷应变关系的测量
• 3.3.2 活体尺骨载荷应变关系的测量
• 3.3.3 大鼠正常活动尺骨应变
• 3.4 实验结果
• 3.4.1 离体尺骨的应力应变关系
• 3.4.2 活体尺骨的应力应变关系
• 3.4.3 大鼠正常活动尺骨应变分析
• 3.5 讨论
• 3.6 结论
• 第四章 不同载荷对大鼠尺骨影响的生物学研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料
• 4.2.1 动物来源
• 4.2.2 实验仪器、器材
• 4.2.3 主要试剂及配制方法
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 实验分组及加载方式
• 4.3.2 骨荧光标记方法
• 4.3.3 HE染色
• 4.3.4 免疫组化染色
• 4.3.5 激光共聚焦观察
• 4.3.6 Masson-goldner trichrome染色方法
• 4.3.7 von Kossa染色方法
• 4.3.8 图像定量学分析
• 4.3.9 统计学方法
• 4.4 实验结果
• 4.4.1 HE染色
• 4.4.2 免疫组化染色
• 4.4.3 骨组织不脱钙骨切片制备
• 4.4.4 von Kossa染色方法
• 4.4.5 Masson-goldner trichrome染色方法
• 4.4.6 激光共聚焦观察
• 4.4.7 图像定量学分析
• 4.5 讨论
• 4.6 结论
• 第五章 不同载荷对大鼠尺骨影响的力学性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料
• 5.2.1 动物来源
• 5.2.2 实验仪器、器材
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 实验分组及加载方式
• 5.3.2 骨密度检测
• 5.3.3 三点弯曲骨材料力学性能检测
• 5.3.4 统计学方法
• 5.4 实验结果
• 5.4.1 骨密度检测
• 5.4.2 三点弯曲骨材料力学性能检测
• 5.5 讨论
• 5.6 结论
• 第六章 全文总结
• 6.1 全文主要结论
• 6.2 后续工作建议
• 参考文献
• 附录
• 综述文献
• 致谢