低强度脉冲电磁场影响大鼠成骨细胞的参数筛选

论文摘要

脉冲电磁场（pulsed electromagnetic fields, PEMF）应用于临床治疗骨折、骨不连等骨病已经有30多年，相对于其他物理及化学治疗方法，PEMF具有经济、无创、安全等优势。国内外学者对其作用机理开展了大量研究，但一直没有定论。虽然诸多临床和动物实验研究结果表明PEMF能够显著促进骨愈合，提高骨量，但是各个研究组对于PEMF的参数的选择都不尽相同，这影响了PEMF生物效应研究实验方案的科学性和实验结果的可重复性。在此背景下，我们以大鼠成骨细胞为实验对象，主要研究了不同特征参数(频率、场强、占空比)PEMF对其增殖和分化的影响，以期筛选出最佳的PEMF作用参数，为开展PEMF的基础研究和临床应用提供新的思路和理论依据。本研究的主要内容与结果如下：1、低强度PEMF发生器的设计与制作此发生器是实验平台的主要组成部分，由两部分组成：一是信号发生器，可以产生频率0～100Hz、电流强度0～10A可调的脉冲群波、单脉冲波、三角波、正弦波信号，脉冲群波、单脉冲波占空比可调；此外，通过理论计算和分析，绕制了螺线管，经实际检测，发生的磁场强度范围（0～4mT）和均匀度满足了开展实验的要求。2、大鼠成骨细胞的原代提取、纯化及鉴定提取新生大鼠（<24h）的颅盖骨成骨细胞进行原代培养，镜下观察细胞沿骨块周围呈放射状生长，折光性强、体积大，碱性磷酸酶（ALP）染色、茜苏红染色均呈阳性。3、不同强度PEMF对成骨细胞的影响固定频率15Hz、占空比50%，分别采用为0.3～4.0mT范围内的8种不同强度的PEMF作用于成骨细胞，检测细胞增殖和ALP活性的变化。与对照组比较，0.5mT、0.7mT、1.0mT、2.0mT的强度能显著促进成骨细胞增殖，0.3mT、2.5mT、3.0mT实验组细胞增殖无明显变化，4.0mT组对细胞增殖显著抑制；0.5mT、0.7mT、1.0mT、2.0mT组显著增强成骨细胞ALP活性，2.5mT、3.0mT对细胞ALP活性无影响，0.3mT、4.0mT对细胞ALP活性有抑制作用。4、不同频率PEMF对成骨细胞的影响固定强度1mT、占空比50%，分别采用15Hz、30Hz、50Hz、75Hz、100Hz不同频率的PEMF作用于成骨细胞，检测细胞增殖和ALP活性的变化。与对照组比较，15Hz、30Hz和50Hz实验组成骨细胞增殖变化具有显著性差异，75Hz组无明显变化，100Hz组显著抑制细胞增殖；15Hz、30Hz组明显增强成骨细胞活性，50Hz组无明显变化，100Hz组显著抑制细胞ALP活性。5、不同占空比PEMF对成骨细胞的影响固定强度1mT、频率15Hz，分别采用占空比为10%、20%、40%、60%、80%的PEMF作用于成骨细胞，并检测细胞增殖和ALP活性的变化。与对照组比较，PEMF占空比为20%、40%、60%的实验组明显促进成骨细胞的增殖，10%、80%实验组无明显变化；占空比为10%、20%、40%、60%的实验组细胞ALP活性显著增强，而80%组无明显变化。6、不同波形电磁场对成骨细胞的影响分别采用脉冲群电磁场、单脉冲电磁场、正弦波电磁场、三角波电磁场和静磁场作用于成骨细胞，并检测细胞增殖和ALP活性的变化。与对照组比较，脉冲群电磁场、单脉冲电磁场明显促进成骨增殖，正弦波电磁场和静磁场对细胞增殖的影响无明显，而三角波电磁场对细胞增殖有明显的抑制作用；脉冲群电磁场、单脉冲电磁场和静磁场均能显著促进细胞分化，三角波电磁场显著抑制细胞分化。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• Abstract
• 前言
• 文献回顾
• 一、低强度 PEMF 发生器的设计与制作
• 1.1 系统硬件基本介绍
• 1.2 系统软件基本介绍
• 1.3 系统整体测试
• 二、大鼠成骨细胞的提取、纯化和鉴定
• 2.1 材料
• 2.2 方法
• 2.3 结果
• 2.4 讨论
• 三、不同强度 PEMF 对大鼠成骨细胞的影响
• 3.1 材料
• 3.2 方法
• 3.3 结果
• 3.4 讨论
• 四、不同频率 PEMF 对大鼠成骨细胞的影响
• 4.1 材料
• 4.2 方法
• 4.3 结果
• 4.4 讨论
• 五、不同占空比 PEMF 对大鼠成骨细胞的影响
• 5.1 材料
• 5.2 方法
• 5.3 结果
• 5.4 讨论
• 六、不同波形电磁场对大鼠成骨细胞的影响
• 6.1 材料
• 6.2 方法
• 6.3 结果
• 6.4 讨论
• 小结
• 参考文献
• 个人简历和研究成果
• 致谢