静磁场作用下铁掺杂的羟基磷灰石复合电纺膜诱导MSCs骨向分化的研究

发布时间：2017-09-21 07:42

  本文关键词：静磁场作用下铁掺杂的羟基磷灰石复合电纺膜诱导MSCs骨向分化的研究

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【摘要】：颌骨缺损是临床上常见的问题,可由多种因素引起,如炎症、创伤及肿瘤。现阶段采用的修复方式多半是骨移植形式,利用具有诱导组织再生功能的生物材料作为骨移植替代物,逐渐成为骨缺损修复的研究热点。近年来,随着磁场促进新骨形成作用的发现,学者为了利用磁性纳米颗粒在外界磁场下的协同作用,制作了一系列具有磁性的生物材料。人们还发现自身骨是纳米级的羟基磷灰石均匀分布在胶原纤维束中形成的无机-有机复合材料。因此,对羟基磷灰石进行改性使其具有超顺磁性,再采用静电纺丝方法将其包被在高分子聚合物纤维内部及表面,获得具有磁性的支架材料用于骨组织再生是一个较好的方法。本文就Fe-HA复合电纺纤维支架材料的生物相容性,以及其对骨髓间充质干细胞的成骨诱导作用进行了研究,为其应用于诱导骨组织再生提供依据。[目的]制备铁掺杂的羟基磷灰石/乳酸-羟基乙酸共聚物磁性电纺膜材料,并对其理化性能进行表征,进行体内实验检测其生物相容性及骨化分化潜能。[方法]采用酸碱中和法在羟基磷灰石晶体成核过程,掺入铁离子置换钙得到铁掺杂的羟基磷灰石(Fe-HA),采用透射电子显微镜(Transmission electron microscope, TEM)对颗粒形貌进行观察,采用静电纺丝技术制备铁掺杂的羟基磷灰石/乳酸-羟基乙酸共聚物纤维支架(PLGA/Fe-HA)。采用X射线衍射分析技术(X-ray diffraction analysis, XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)、能量色散X射线光谱分析技术(Energy-dispersive X-rayfluorescence analysis, EDX)、水接触角分析技术(Water contact angle analysis,WCA)及磁性分析对材料进行表征。采用全骨髓贴壁法分离培养大鼠骨髓间充质干细胞(RMSCs),对第三代细胞进行抗体标记,采用流式细胞检测技术(flow cytometry)分析鉴定。将第三代细胞接种于PLGA/Fe-HA及对照组,给予外加静磁场作用,分别培养一定时间后用SEM观察细胞的形态、粘附及生长情况；采用细胞计数试剂盒(Cell counting kit, CCK-8)检测细胞在各组材料表面的增殖情况；采用碱性磷酸酶检测试剂盒(Alkaline Phosphatase Assay Kit)检测细胞在各条件下碱性磷酸酶(Alkaline Phosphatase, ALP)活性情况；采用实时荧光定量聚合酶链反应(Real-time fluorescence quantification polymerase chain reaction, QPCR)检测材料表面细胞中,骨化分化标志分子Runt相关转录因子2(Runt-related transcription factor 2, Runx2),骨桥蛋白(osteopontin, OPN)的表达情况。[结果]TEM见Fe-HA颗粒为针状晶体,宽约5-20nm,长约50-80nm。XRD分析证明合成的Fe-HA为HA晶体,其中有少量磁铁矿作为第二相生成。SEM见合成的支架纤维呈无规则排列,相互交错形成网状结构,Fe-HA掺入后可见其包裹于纤维中。EDX和XRD结果均证明了Ca、P、Fe元素的存在,电纺过程不改变Fe-HA的晶体结构。有Fe-HA颗粒掺入提高了材料的亲水性能。磁性分析的磁滞回线证明了Fe-HA及PLGA/Fe-HA具有超顺磁性的特性。原代培养7天时可见呈放射状排列的细胞集落。流式细胞检测鉴定结果：CD90、CD105呈阳性表达,CD45呈阴性表达,证明细胞为间充质干细胞来源。SEM结果表明,PLGA及PLGA/Fe-HA表面RMSCs均具有良好的生长活性,细胞表面纤毛丰富,可见细胞外基质分泌。对细胞培养环境施加静磁场作用,可发现PLGA/Fe-HA支架表面细胞跨越纤维长入支架内部。CCK-8检测提示,细胞在两种材料表面均可稳定增殖,静磁场的引入对增殖情况没有明显影响,比较几组数据间未见明显差异。ALP活性检测见7天时ALP活性大幅提高,在外加静磁场的作用下,支架表面ALP活性都显著上调,PLGA/Fe-HA支架表面ALP活性高于对照组。RMSCs与支架材料共培养7天后,QPCR结果显示PLGA/Fe-HA支架在磁场作用下可促进OPN和Runx2表达上调。[结论] 采用静电纺丝技术成功制备了具有超顺磁性的纳米纤维膜PLGA/Fe-HA,材料具有良好的多孔结构及亲水性能。原代培养细胞为间充质干细胞来源,PLGA/Fe-HA有利于细胞的粘附与生长,具有良好的生物相容性,在外加静磁场作用下,具有一定的成骨诱导潜能。
【关键词】：静电纺丝 铁掺杂的羟基磷灰石 骨髓间充质干细胞 骨化分化
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R783.1
【目录】：

• 前言5-7
• 中文摘要7-10
• Abstract10-14
• 主要英文缩略语索引14-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 骨缺损修复的研究进展15-17
• 1.2 磁性复合材料的研究进展17-21
• 第二章 铁掺杂的羟基磷灰石/乳酸-羟基乙酸共聚物磁性电纺膜的制备及表征21-30
• 2.1 引言21
• 2.2 材料21-22
• 2.3 方法22-24
• 2.4 结果24-28
• 2.5 讨论28-29
• 2.6 小结29-30
• 第三章 PLGA/Fe-HA磁性电纺膜的生物相容性及骨化分化的研究30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 材料30-31
• 3.3 方法31-34
• 3.4 结果34-39
• 3.5 讨论39-41
• 3.6 小结41-42
• 第四章 全文总结42-43
• 参考文献43-55
• 致谢55-56
• 附录56-57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：893230