离体骨骨流失的模拟及防治方法研究

发布时间：2020-04-12 05:02

【摘要】：探究骨流失的机理并研发相应的防治措施对于疾病性骨质疏松仍然具有重要意义。本课题从体外骨流失的模拟出发,开展了骨质流失模拟方法及动态机械作用力对骨流失影响的研究。我们以离体骨为实验对象,依据特定溶液与骨矿物之间的相互作用造成骨内矿物分解的原理模拟骨质流失效果;通过步进电机带动旋转轴承周期性压迫与骨样品直接接触的金属活塞实现了在模拟骨质流失的同时为骨样品施加动态机械作用力;通过钙离子含量的实时测量实现了对样品骨质流失效果的在线监测。利用显微镜观察、骨钙含量实时监测与扫描电镜能谱分析三种手段检测模拟骨流失实验样品,均验证了该方法可实现骨质流失效果的模拟。通过考察动态机械作用力对骨质流失的影响,结果表明相同的溶液作用时间内,机械力作用组样品的钙流失量较少,且离体骨骨钙流失存在规律的四个时期,即快速期、慢速期、恢复期、稳定期。应用X射线晶体衍射技术比较机械力作用对骨样品羟基磷灰石晶体微观结构的影响,结果显示机械力作用使骨矿物晶体的晶粒大小(L)略微增大,晶格微应变(ε)明显增大。实验结果证明了机械力作用可以增强离体骨骼的稳定性,进而可认为机械力作用可以在一定程度上防治骨质流失。本论文首次将骨磷灰石晶体的晶粒大小(L)与晶格微应变(ε)作为考察动态机械作用力对骨质流失影响的参数。论文成果将为骨质流失的模拟研究开拓新的思路,为骨质流失的防治提供新的探索方向。
【图文】：

微重力,模拟装置,实物,大鼠

1.1 大鼠微重力模拟装置的设计图与实物图（Xu 等，2014）ure1.1 Design and manufacture photos of rat Hind limb suspension de开展的微重力模拟实验主要使用细胞三维旋转培养（图 1类型，一种是三维回转器，利用电机带动包含细胞培养皿随机的旋转运动，使细胞所受的重力矢量方向不断变化，作用时就变换重力作用方向，进而消除重力对细胞的生物NASA（美国国家宇航局）研制的“旋转壁式生物反应器（旋转细胞培养系统（RCCS）”。该装置包括内外两层圆柱时将含有细胞的培养基加入到两层之间，通过电机基座使迅速转动，通过控制旋转速度使培养物保持在连续的悬浮胞上的重力下降至 10-2g（孔德胜和胡龙虎，2009；Liu 等2017），模拟空间微重力的效果。已有研究从理论上论证了拟微重力生物学效应上的可行性（Mitteregger 等，1999；

微重力,细胞,骨膜

图 1.2 细胞微重力模拟培养装置（Shi 等，2017）Figure1.2 Device for cell culture under simulated microgravity1.4 骨质流失与机械作用力关系的研究现状1.4.1 骨组织结构骨的结构大体上可从两个层次上划分，即初级结构（图 1.3）与精细结构（图1.4）。骨的初级结构可分为骨膜、骨质和骨髓。骨膜由纤维结缔组织构成，含有丰富的神经和血管，对骨的营养、再生和感觉有重要作用。骨膜可分为内外两层，外层致密有许多胶原纤维束穿入骨质，使之固着于骨面。内层疏松有成骨细胞和破骨细胞，分别具有产生新骨质和破坏骨质的功能。幼年期骨膜功能非常活跃，直接参与骨的生成；成年时转为静止状态，但是，骨一旦发生损伤，如骨折，骨膜又重新恢复功能，参与骨折端的修复愈合。骨质由骨组织构成，分密质和松质。骨密质，质地致密，耐压性较大，配布于骨的表面。骨松质，呈海绵状，由相互
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R580

【参考文献】