力学作用下微、纳米HA/CS共混体系中微观结构参数对成骨前体细胞MC3T3-E1生物学特性的影响

发布时间：2023-03-19 13:25

　　研究背景和目的 作为身体的支撑框架，骨组织在整个生命过程中不断地受到各种力的作用而相应地调节其质量、密度和内部结构。成骨细胞是对应力应变信号进行感知的主要力学敏感性细胞。骨缺损的修复及组织工程化骨组织的构建，成骨细胞都是在三维支架内部贴壁生长的。支架材料作为接受外来刺激的主体，将力学刺激从外部传递到细胞，而细胞因为受到力学刺激，其增殖和分化的速率也将会发生改变。因此，研究支架在表观应变下内部的应变分布对于研究力学刺激对三维支架内细胞的增殖及分化具有重要的意义。Micro-CT技术能够非破坏性的获得支架内部结构数据，通过这些数据进行重建获得支架的模型，再用有限元分析不同的力学刺激下支架内部的应变分布。在骨移植材料和骨组织工程支架材料中，羟基磷灰石（Hydroxyapatite, HA）因能与骨形成很强的化学结合具有骨传导作用而被广泛应用，然而，单一HA的脆性及低疲劳强度限制了其进一步应用，壳聚糖（Chitosan，CS）因具有无毒性、可生物降解及良好的可加工性而被广泛应用于组织工程研究中，将HA与CS复合从而增强韧性，并充分发挥HA良好的生物相容性，有望制备出性能优异的骨支架材料。本研究...

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

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缩略词索引表
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 课题的目的意义
    1.3 研究内容与研究方法
    1.4 课题实施方案
    1.5 参考文献
第2章 微、纳米 HA/CS 复合膜的制备及性能
    2.1 引言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 细胞
        2.2.2 主要试剂
        2.2.3 主要仪器
        2.2.4 试剂的配制
        2.2.5 实验方法
            2.2.5.1 微米 HA 的制备及表征
            2.2.5.2 纳米 HA 的制备及表征
            2.2.5.3 微、纳米 HA 的能谱分析比较
            2.2.5.4 微、纳米 HA/CS 复合膜的制备
            2.2.5.5 微、纳米 HA/CS 复合膜的性能
        2.2.6 统计学处理
    2.3 实验结果
        2.3.1 微米 HA 的制备及表征
        2.3.2 纳米 HA 的制备及表征
        2.3.3 微、纳米 HA 的能谱分析比较
        2.3.4 微、纳米 HA/CS 复合膜的力学性能
        2.3.5 微、纳米 HA/CS 复合膜的细胞相容性
            2.3.5.1 小鼠成骨前体细胞 MC3T3-E1 的培养及鉴定
            2.3.5.2 MC3T3-E1 细胞在复合膜上的增殖
            2.3.5.3 SEM 观察复合膜上细胞形态
            2.3.5.4 力学拉伸对复合膜上细胞凋亡的影响
    2.4 讨论
    2.5 结论
    2.6 参考文献
第3章 微、纳米 HA/CS 复合多孔支架材料的制备及性能
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 细胞
        3.2.2 主要试剂
        3.2.3 主要仪器
        3.2.4 实验方法
            3.2.4.1 致孔剂石蜡微球的制备及形貌观察
            3.2.4.2 复合支架的制备
            3.2.4.3 复合支架的理化性能
            3.2.4.4 复合支架的细胞相容性
            3.2.4.5 复合支架的体外降解
    3.3 实验结果
        3.3.1 致孔剂石蜡微球的制备及形貌观察
        3.3.2 复合支架的理化性能
            3.3.2.1 SEM 观察
            3.3.2.2 复合支架的吸水率
            3.3.2.3 复合支架的动态力学性能
            3.3.2.4 复合支架三维结构及微观结构参数
        3.3.3 复合支架的细胞相容性
            3.3.3.1 细胞增殖
            3.3.3.2 细胞/支架复合物 H.E、Masson 染色
            3.3.3.3 SEM 观察细胞形态
        3.3.4 复合支架的体外降解
            3.3.4.1 复合支架质量变化
            3.3.4.2 SEM 观察表面溶蚀
            3.3.4.3 降解液中还原糖浓度
    3.4 讨论
    3.5 结论
    3.6 参考文献
第4章 力学作用对微、纳米 HA/CS 复合材料上 MC3T3-E1 生物学特性的影响
    4.1 引言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 细胞
        4.2.2 主要试剂
        4.2.3 主要仪器
        4.2.4 主要试剂的配制
        4.2.5 实验方法
            4.2.5.1 细胞/支架复合物动态载荷参数的确定
            4.2.5.2 动态压载荷加载装置的完善及使用
            4.2.5.3 细胞的接种及动态培养
            4.2.5.4 SEM 观察细胞形态
            4.2.5.5 MTT 法检测细胞增殖
            4.2.5.6 流式细胞术检测细胞凋亡
            4.2.5.7 ELISA 检测细胞 ALP 含量
            4.2.5.8 Real-time PCR 检测细胞 BMP-2、Col I、OCN 基因表达
            4.2.5.9 Western blot 检测细胞 BMP-2、Col I、OCN 蛋白表达
        4.2.6 统计学处理
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 细胞/支架复合物动态载荷参数的确定
        4.3.2 动态压载荷加载装置的完善及使用
        4.3.3 SEM 观察细胞形态
        4.3.4 MTT 法检测细胞增殖
        4.3.5 流式细胞术检测细胞凋亡
        4.3.6 ELISA 检测细胞 ALP 含量
        4.3.7 Real-time PCR 检测细胞 BMP-2、Col I、OCN 基因表达
        4.3.8 Western blot 检测细胞 BMP-2、Col I、OCN 蛋白表达
    4.4 讨论
    4.5 结论
    4.6 参考文献
第5章 结论与后续工作建议
    5.1 全文主要结论
    5.2 后续工作建议
文献综述
    参考文献
在学期间取得的成果及发表的代表性论著
附件
作者简历
致谢



本文编号：3765325