3D打印PCL/β-TCP/CS复合人工骨及磁转染促进BMP9基因成骨分化的初步研究
发布时间：2021-08-17 06:12
目的:通过3D打印技术制备聚己内脂/β-磷酸三钙/硫酸钙（polycaprolactone/β-tricalcium phosphate/calciumsulfate,PCL/β-TCP/CS）复合人工骨支架,对其形态、性能及体内外的生物安全性进行研究;通过两步法制备磁性壳聚糖和磁性脂质体,探索其在骨缺损基因治疗中的潜力。方法:1.通过3D打印技术制备PCL/β-TCP/CS复合人工骨支架（PCL:β-TCP:CS比例为80:5:15,80:10:10,80:15:5,分别简称为P/T/S5,P/T/S10,P/T/S15）,并对其微观形态、孔隙结构、孔隙率及力学强度进行表征。2.按照0.1g/ml浓度制备支架浸提液。采用CCK-8法检测复合支架材料的细胞毒性,应用碱性磷酸酶（ALP）染色和茜素红染色检测其诱导C3H10细胞成骨分化的能力。3.选取健康的新西兰大白兔4只,分为P/T/S5,P/T/S10,P/T/S15三组及空白对照组,随机将每组复合支架植入大白兔双侧股四头肌肌肉深处,对照组行相同外科手术。于植入后1月取出标本,肝肾脏及骨支架周围肌肉行HE染色,评价复合支架的组织相容性...
【文章来源】：重庆医科大学重庆市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
骨支架模型图及大体观Fig1.1Themodelandgeneralviewofbonescaffolds
重庆医科大学硕士研究生学位论文20径排列整齐，孔径大小均匀，精确度较复合支架稍高。单纯的聚己内脂支架表面光滑，疏水性强，而β-磷酸三钙及硫酸钙的加入，增加了支架表面粗糙程度，可以看到有明显的磷酸三钙及硫酸钙颗粒暴露在支架表面及孔隙中（图1.2D）。丰富的孔隙结构提高了支架的表面积，方便细胞在支架内部粘附生长，而孔隙之间相互连通，有利于营养物质及氧气的渗入，增加了养分和代谢废物的替换，促进细胞的迁移与桥接，防止支架植入早期由于血管还未生成影响支架内部营养物质供给导致细胞死亡。通过对支架材料进行质谱分析，如表一可知,随着磷酸三钙比例的增加，磷的比例也在增加，这与实际的β-TCP及CS的比例相符合。图1.2PCL/PCL／β-TCP／CS复合支架微观结构图（A、B）PCL支架,A:X30,B:X1000;（C、D）PCL／β-TCP／CS复合支架,C:X30,D:X1000Fig1.2ThemicrocosmicstructureofPCL/PCL／β-TCP／CScompositescaffold（A、B）PCLscaffolds,A:X30,B:X1000;（C、D）PCL／β-TCP／CScompositebonescaffolds,C:X30,D:X1000表1.1复合支架的化学成分及能谱分析Tab1.1ChemicalcompositionandenergyspectrumanalysisofcompositescaffoldNo.PCL：β-TCP：CSP(at%)S(at%)1100:0:0//280:5:150.792.99380:10:102.022.65480:15:53.630.78
重庆医科大学硕士研究生学位论文212.2聚己内脂/β-磷酸三钙/硫酸钙复合人工骨的亲水性图1.3复合支架与水滴的接触角测量Fig1.3Watercontactangleofcompositescaffolds图1.3为各组支架的亲水性实验。PCL支架的接触角约为107°，显示出较强的疏水表面特性。而添加了β-TCP和CS之后接触角稍有增大，其原因主要是β-TCP和CS均为疏水性材料，因此接触角较PCL支架有所增大。此外，β-TCP和CS的添加使PCL支架表面变得粗糙，按照微观结构表面接触角模型[77]可知，粗糙程度使疏水表面更加疏水，故此接触角也相应增大。而β-TCP：CS=10：10时接触角最大约为123°，可能原因与此比例下颗粒团聚较低，粗糙程度较大有关。2.3聚己内脂/β-磷酸三钙/硫酸钙复合人工骨孔隙率及弹性模量支架的孔隙率是支架内外营养物质交换的关键，较高的孔隙率保证支架内部细胞在支架植入早期血循环尚未形成之前能够从周围组织液中获取足够的氧气及营养成分。如图1.4A所示，PCL支架由于塑形性好，孔隙率与设计的相差无几，为（62.39±1.34）%，在60%左右较小的波动，而增加了β-TCP和CS后，支架孔隙率稍有降低，三组复合支架孔隙率分别为：P/T/S5：（57.34±4.75）%；P/T/S10：（56.88±3.84）%；P/T/S15：（57.3±3.81）%，其主要原因可能为生物挤压导致支架材料整体孔隙的容积降低，从而减少了其孔隙率。此外，β-TCP和CS的加
【参考文献】：
期刊论文
[1]转染BMP-2基因的骨髓MSC复合多孔磷酸钙骨水泥构建组织工程化骨对兔骨缺损的修复作用研究[J]. 陈波,郭祥,张寿,钟海波. 临床和实验医学杂志. 2019(17)
[2]不同微结构磷酸三钙材料对Wnt非经典信号通路相关标志物蛋白的表达影响[J]. 陈凯瑞,包崇云,刘显,肖宇,谭艳林,刘秀飘,熊博凯,张强. 中国组织工程研究. 2019(34)
[3]冷冻干燥法制备聚乳酸多孔支架[J]. 尹浩月,邓久鹏,马丽娟,田宜文. 生物医学工程研究. 2019(02)
[4]3D打印PLLA/β-TCP复合人工骨及组织相容性研究[J]. 岑超德,张永,罗聪,邬均,刘福尧,吴声忠. 实用骨科杂志. 2019(04)
[5]基于3D打印的Ⅰ型胶原涂覆β-TCP骨组织工程支架研究[J]. 孙开瑜,徐铭恩,周永勇. 中国生物医学工程学报. 2018(03)
[6]明胶/掺锶β-磷酸三钙/硫酸钙复合多孔支架的制备与性能[J]. 秦晓素,黄洁,雷云,杨泽斌,陈庆华,颜廷亭. 材料导报. 2018(12)
[7]Use of recombinant human bone morphogenetic protein-2 in spine surgery[J]. Marios Lykissas,Ioannis Gkiatas. World Journal of Orthopedics. 2017(07)
[8]脐静脉内皮细胞与牙本质浸提液诱导的牙髓干细胞共培养成血管的研究[J]. 吴一梦,张爽,潘爽,刘会梅,牛玉梅. 口腔医学研究. 2017(05)
[9]Mkx（Mohawk）在肌腱组织工程中的应用与作用[J]. 李丹,郭杏,谭美云. 中国组织工程研究. 2016(37)
[10]羟基磷灰石对PLGA力学性能和降解性能的影响[J]. 赵娜,查汪艺,马志刚,于佳禾,胡生. 湖北理工学院学报. 2016(03)
硕士论文
[1]脉冲电磁场促进大鼠骨髓间充质干细胞活性的实验研究[D]. 张敏.第四军医大学 2015
本文编号：3347226
【文章来源】：重庆医科大学重庆市
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
骨支架模型图及大体观Fig1.1Themodelandgeneralviewofbonescaffolds
重庆医科大学硕士研究生学位论文20径排列整齐，孔径大小均匀，精确度较复合支架稍高。单纯的聚己内脂支架表面光滑，疏水性强，而β-磷酸三钙及硫酸钙的加入，增加了支架表面粗糙程度，可以看到有明显的磷酸三钙及硫酸钙颗粒暴露在支架表面及孔隙中（图1.2D）。丰富的孔隙结构提高了支架的表面积，方便细胞在支架内部粘附生长，而孔隙之间相互连通，有利于营养物质及氧气的渗入，增加了养分和代谢废物的替换，促进细胞的迁移与桥接，防止支架植入早期由于血管还未生成影响支架内部营养物质供给导致细胞死亡。通过对支架材料进行质谱分析，如表一可知,随着磷酸三钙比例的增加，磷的比例也在增加，这与实际的β-TCP及CS的比例相符合。图1.2PCL/PCL／β-TCP／CS复合支架微观结构图（A、B）PCL支架,A:X30,B:X1000;（C、D）PCL／β-TCP／CS复合支架,C:X30,D:X1000Fig1.2ThemicrocosmicstructureofPCL/PCL／β-TCP／CScompositescaffold（A、B）PCLscaffolds,A:X30,B:X1000;（C、D）PCL／β-TCP／CScompositebonescaffolds,C:X30,D:X1000表1.1复合支架的化学成分及能谱分析Tab1.1ChemicalcompositionandenergyspectrumanalysisofcompositescaffoldNo.PCL：β-TCP：CSP(at%)S(at%)1100:0:0//280:5:150.792.99380:10:102.022.65480:15:53.630.78
重庆医科大学硕士研究生学位论文212.2聚己内脂/β-磷酸三钙/硫酸钙复合人工骨的亲水性图1.3复合支架与水滴的接触角测量Fig1.3Watercontactangleofcompositescaffolds图1.3为各组支架的亲水性实验。PCL支架的接触角约为107°，显示出较强的疏水表面特性。而添加了β-TCP和CS之后接触角稍有增大，其原因主要是β-TCP和CS均为疏水性材料，因此接触角较PCL支架有所增大。此外，β-TCP和CS的添加使PCL支架表面变得粗糙，按照微观结构表面接触角模型[77]可知，粗糙程度使疏水表面更加疏水，故此接触角也相应增大。而β-TCP：CS=10：10时接触角最大约为123°，可能原因与此比例下颗粒团聚较低，粗糙程度较大有关。2.3聚己内脂/β-磷酸三钙/硫酸钙复合人工骨孔隙率及弹性模量支架的孔隙率是支架内外营养物质交换的关键，较高的孔隙率保证支架内部细胞在支架植入早期血循环尚未形成之前能够从周围组织液中获取足够的氧气及营养成分。如图1.4A所示，PCL支架由于塑形性好，孔隙率与设计的相差无几，为（62.39±1.34）%，在60%左右较小的波动，而增加了β-TCP和CS后，支架孔隙率稍有降低，三组复合支架孔隙率分别为：P/T/S5：（57.34±4.75）%；P/T/S10：（56.88±3.84）%；P/T/S15：（57.3±3.81）%，其主要原因可能为生物挤压导致支架材料整体孔隙的容积降低，从而减少了其孔隙率。此外，β-TCP和CS的加
【参考文献】：
期刊论文
[1]转染BMP-2基因的骨髓MSC复合多孔磷酸钙骨水泥构建组织工程化骨对兔骨缺损的修复作用研究[J]. 陈波,郭祥,张寿,钟海波. 临床和实验医学杂志. 2019(17)
[2]不同微结构磷酸三钙材料对Wnt非经典信号通路相关标志物蛋白的表达影响[J]. 陈凯瑞,包崇云,刘显,肖宇,谭艳林,刘秀飘,熊博凯,张强. 中国组织工程研究. 2019(34)
[3]冷冻干燥法制备聚乳酸多孔支架[J]. 尹浩月,邓久鹏,马丽娟,田宜文. 生物医学工程研究. 2019(02)
[4]3D打印PLLA/β-TCP复合人工骨及组织相容性研究[J]. 岑超德,张永,罗聪,邬均,刘福尧,吴声忠. 实用骨科杂志. 2019(04)
[5]基于3D打印的Ⅰ型胶原涂覆β-TCP骨组织工程支架研究[J]. 孙开瑜,徐铭恩,周永勇. 中国生物医学工程学报. 2018(03)
[6]明胶/掺锶β-磷酸三钙/硫酸钙复合多孔支架的制备与性能[J]. 秦晓素,黄洁,雷云,杨泽斌,陈庆华,颜廷亭. 材料导报. 2018(12)
[7]Use of recombinant human bone morphogenetic protein-2 in spine surgery[J]. Marios Lykissas,Ioannis Gkiatas. World Journal of Orthopedics. 2017(07)
[8]脐静脉内皮细胞与牙本质浸提液诱导的牙髓干细胞共培养成血管的研究[J]. 吴一梦,张爽,潘爽,刘会梅,牛玉梅. 口腔医学研究. 2017(05)
[9]Mkx（Mohawk）在肌腱组织工程中的应用与作用[J]. 李丹,郭杏,谭美云. 中国组织工程研究. 2016(37)
[10]羟基磷灰石对PLGA力学性能和降解性能的影响[J]. 赵娜,查汪艺,马志刚,于佳禾,胡生. 湖北理工学院学报. 2016(03)
硕士论文
[1]脉冲电磁场促进大鼠骨髓间充质干细胞活性的实验研究[D]. 张敏.第四军医大学 2015
本文编号：3347226
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