复合纳米钌促进间充质干细胞的成骨分化及其机制的研究

发布时间：2017-10-13 10:49

  本文关键词：复合纳米钌促进间充质干细胞的成骨分化及其机制的研究

  更多相关文章： 复合纳米钌 间充质干细胞(MSCs) 细胞毒性 细胞标记 成骨分化 BMP信号通路 Akt信号通路

【摘要】：目前全世界二百万以上的移植手术用于修复骨损伤,包括同体异体骨移植,因此骨移植替代物(BGSs)的发展尤为重要。理想的BGSs可提供四种成分:(1)骨传导基质,为骨形成提供基质或支架;(2)骨诱导因子,材料能够诱导外组织的骨形成;(3)骨原细胞,如干细胞和成熟的成骨细胞,能够产生新的骨基质;(4)骨整合,材料能够结合未形成终结纤维组织的宿主组织。为衡量BGSs的潜能,体外研究BGSs对干细胞增殖、成骨分化的影响。间充质干细胞细胞(MSCs)可以很容易地分离和扩增,诱导其分化为成骨细胞,软骨细胞,脂肪细胞和神经细胞,引起干细胞疗法和组织工程的关注。成骨细胞和脂肪细胞均来源于MSCs,两者可以相互转化,存在着此消彼长的关系。通过抑制脂肪生成,增加成骨生成来预防或治疗骨质疏松。一些纳米材料体外调节MSCs的自我更新和分化。但这些已知的材料存在一些缺点,如缺乏骨诱导性能,处理能力差,降解不充分。基于上述研究背景,本文合成了4种纳米材料,系统研究了它们与MSCs的相互作用,旨在寻找能应用于骨再生的钌纳米药物。全文共分为三个部分。第一章,简要介绍了MSCs的发现,表型,分化能力以及组织修复,重点介绍了目前纳米材料应用于干细胞疗法和骨组织工程,并阐述了本课题的选题目的和意义。第二章,合成纳米钌(Ru NPs)和γ-Fe2O3表面包覆钌纳米粒子(Fe2O3@Ru),在两种纳米粒子对MSCs无毒的浓度下,研究了其对MSCs分化的影响,茜素红,油红O染色,流式表型标记和扫描电子显微镜(SEM)结果表明Ru NPs和Fe2O3@Ru诱导MSCs分化为成骨细胞,其中Fe2O3@Ru效果最显著,能够促进MSCs成骨分化,抑制成脂分化。Q-PCR和Western blot说明Fe2O3@Ru与细胞质中的蛋白作用,激活BMP信号通路,上调成骨转录因子Runx2,进而上调早期分化Colα1和BMP、晚期分化ALP和OCN成骨标记基因的表达,下调成脂转录因子PPARγ的表达。另外,Fe2O3@Ru使CD44,CD73和CD105的表达量减少。第三章,合成了具有生物相容性的氨基化二氧化硅纳米粒子(Si O2-NH2)和二氧化硅表面包覆钌纳米粒子(Si O2@Ru)。通过一系列实验结果表明Si O2-NH2和Si O2@Ru在缺少骨诱导因子(例如,地塞米松)条件下,诱导干细胞成骨分化,其中Si O2@Ru效果更显著。TEM结果表明Si O2@Ru与细胞质中的蛋白相互作用,进而激活某种信号通路。Si O2@Ru上调MSCs成骨基因OCN、OPN和Runx2的表达,并且Si O2@Ru激活Akt信号通路,进而促进MSCs增殖和成骨分化。因此Si O2@Ru有应用于骨再生的潜能。
【关键词】：复合纳米钌 间充质干细胞(MSCs) 细胞毒性 细胞标记 成骨分化 BMP信号通路 Akt信号通路
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08;O614.821;TB383.1
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-29
• 1.1 引言9-10
• 1.2 间充质干细胞(MSCS)10-12
• 1.2.1 MSCs的发现10
• 1.2.2 MSCs的体外特征10-11
• 1.2.3 MSCs的体外分化11
• 1.2.4 MSCs用于组织修复11-12
• 1.3 纳米材料用于干细胞疗法和骨组织工程12-21
• 1.3.1 无机纳米粒子12-17
• 1.3.2 碳纳米材料17-19
• 1.3.3 纳米纤维19-21
• 1.4 本课题的选题意义和研究目的21-23
• 参考文献23-29
• 第二章 磁性纳米粒子促进间充质干细胞成骨分化及MRI示踪29-53
• 2.1 引言29
• 2.2 实验部分29-36
• 2.2.1 实验仪器与试剂29-32
• 2.2.2 细胞株32
• 2.2.3 实验方法32-36
• 2.3 结果与讨论36-47
• 2.3.1 RuNPs和Fe_2O_3@Ru的制备和表征36-38
• 2.3.2 RuNPs和Fe_2O_3@Ru对MSCs的毒性38-40
• 2.3.3 Fe_2O_3@Ru体外标记MSCs40-41
• 2.3.4 RuNPs和Fe_2O_3@Ru对MSCs成骨及成脂分化的影响41-42
• 2.3.5 表面标志物的表达42-43
• 2.3.6 扫描电子显微镜(SEM)43-44
• 2.3.7 定量PCR，，RT-PCR分析成骨和成脂特异性基因的表达44-45
• 2.3.8 Western blot分析BMP信号通路45-46
• 2.3.9 免疫荧光染色46-47
• 2.4 小结47-49
• 参考文献49-53
• 第三章 功能化纳米钌促进间充质干细胞的成骨分化及Akt信号通路的研究53-72
• 3.1 引言53-54
• 3.2 实验部分54-58
• 3.2.1 实验仪器与试剂54
• 3.2.2 细胞株54
• 3.2.3 实验方法54-58
• 3.3 结果与讨论58-68
• 3.3.1 SiO_2@Ru纳米的制备和表征58-59
• 3.3.2 SiO_2-NH_2和SiO_2@Ru对MSCs存活率的影响59-61
• 3.3.3 SiO_2-NH_2和SiO_2@Ru对细胞形貌的影响61-62
• 3.3.4 透射电子显微镜定位细胞内的SiO_2@Ru62-63
• 3.3.5 SiO_2-NH_2和SiO_2@Ru对MSCs成骨分化的影响63-65
• 3.3.6 实时定量PCR检测成骨基因的表达65-66
• 3.3.7 Akt信号通路分析66-68
• 3.4 本章小结68-69
• 参考文献69-72
• 研究展望72-73
• 硕士期间论文发表73-74
• 致谢74

【共引文献】

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1 王飘;潘巨利;;骨膜成骨的研究进展[J];北京口腔医学;2010年03期

2 何伟;李自力;崔元璐;伊彪;梁成;王晓霞;李阳;王兴;;淫羊藿苷对大鼠成骨细胞核结合因子α1、骨形成蛋白-2、骨形成蛋白-4 mRNA表达的影响[J];北京大学学报(医学版);2009年06期

3 巩沅鑫;赵先英;刘毅敏;;成骨细胞生物矿化过程中的调控机制[J];重庆医学;2009年05期

4 余向前;张柳;蔡俊;;辛伐他汀对人骨髓基质细胞Cbfa1,Cbfb和Osterix表达的影响[J];第四军医大学学报;2006年23期

5 谢东北;;运动抗骨质疏松及其生物信号转导途径[J];福建体育科技;2007年05期

6 张成俊;夏亚一;王常德;;骨细胞力学信号转导及基因表达[J];国际骨科学杂志;2008年03期

7 李青;赵丽珍;郭春林;;Runx3与胃癌的关系[J];国际消化病杂志;2006年05期

8 刘磊;刘作金;;骨髓间充质干细胞诱导免疫耐受的研究进展[J];国际检验医学杂志;2013年18期

9 许键炜;申长清;赵芳芳;舒莉萍;何志旭;;骨髓间充质干细胞对大鼠佐剂性关节炎防治的实验研究[J];重庆医学;2013年29期

10 WahWah TheinHan;Jun Liu;Minghui Tang;Wenchuan Chen;Linzhao Cheng;Hockin H.K.Xu;;Induced Pluripotent Stem Cell-derived Mesenchymal Stem Cell Seeding on Biofunctionalized Calcium Phosphate Cements[J];Bone Research;2013年04期

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1 徐臣杰;高宇;;新型纳米颗粒在细胞示踪研究中的运用[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——论坛七：中新青年化学家论坛[C];2014年

2 任艳玲;宋囡;王智民;何丽娟;;中药干预骨髓间充质干细胞成脂分化防治骨质疏松的研究进展[A];2013第六次临床中药学学术年会暨临床中药学学科建设经验交流会论文集[C];2013年

3 Qinjun Zhao;Hongying Ren;Zhongchao Han;;Mesenchymal stem cells: Immunomodulatory capability and clinical potential in immune diseases[A];第十四届全国肿瘤生物治疗大会论文集[C];2015年

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1 查丁胜;低强度高频率振动对成骨细胞生物学特性的影响及机制[D];南方医科大学;2011年

2 陈微微;NELL-1蛋白对小鼠ATDC5细胞软骨分化的调控机制和对人血管周细胞成骨分化作用的研究[D];浙江大学;2011年

3 王亮;力学拉伸应变对成骨细胞的影响及其作用机制的研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2011年

4 何东宁;快速构建组织工程化骨的条件优选及eNOS对其作用机制的研究[D];第二军医大学;2005年

5 黄定强;骨髓间充质干细胞定向诱导分化的实验研究[D];四川大学;2004年

6 赵青;大鼠动情周期正畸牙移动的时间生物学研究[D];四川大学;2004年

7 李丹;Runx2在过量氟激活成骨细胞过程中的作用研究[D];吉林大学;2006年

8 谭理军;骨质疏松状态对正畸牙移动骨转化平衡的影响[D];四川大学;2006年

9 卢韵碧;中枢神经系统神经胶质细胞和神经元的生物力学性质[D];浙江大学;2006年

10 陶春生;体外三维培养条件下人重组骨形态发生蛋白-2纳米缓释系统对骨髓间充质干细胞增殖和分化影响的实验研究[D];第二军医大学;2007年

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4 林福春;力生长因子E肽（MGF-Ct24E）与应力作用对成骨细胞基因表达影响的基因芯片分析[D];重庆大学;2011年

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本文编号：1024437