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陶瓷化骨/水凝胶与骨髓基质细胞构建组织工程骨的实验研究

何大为

  组织工程是在细胞生物学和工程学基础上发展起来的一门新兴学科,骨组织工程是一个主要分支。国内外学者倾向于应用自体骨髓基质细胞作为种子细胞,因其具有来源丰富、损伤小、取材方便等优势。而支架材料是目前制约骨组织工程发展的主要因素,现在还没有一种天然或人工合成的生物材料完全符合骨组织工程的要求,因此支架材料改良与表面修饰成为热点。复合型支架材料应运而生。本实验采用陶瓷化骨/水凝胶作为支架材料,希望能够充分发挥陶瓷化骨的天然网状结构以及与骨完全一致的无机晶格的优势,利用水凝胶的黏性和包裹作用,构建一种新型的骨组织工程支架材料。本实验研究内容如下:第一部分:观察陶瓷化骨(CBB)/水凝胶(HG)与骨髓基质细胞间的生物相容性。首先进行大鼠骨髓基质细胞的分离、体外培养及使用矿化液(10~(-8)M地塞米松、0.01mol/Lβ—甘油磷酸钠、50mg/L维生素C)诱导,然后应用细胞计数、MTT检测、ALP检测、免疫组织化学、Von Kossa等方法观察MSC在矿化液作用下生物学特性的改变。发现5天时已经有一部分骨髓基质细胞转化为成骨细胞,诱导20天后可见矿化结节。其次观察复合方式对骨髓基质细胞(MSC)的贴附、增殖、分化的影响。将诱导后的MSCs与CBB、HG按照不同顺序复合,寻找最佳的复合方式。以最佳的复合方式将MSCs、HG分别与CBB、β—TCP复合,体外培第四军医大学硕士学住论文一养,观察其对成骨细胞成骨能力的影响。应用扫描电镜、ALP、免疫组化等方法观察,发现 CBB/HG/MSC复合方式最好,以 HG/MSC/CBB复合方式最差,CBB/HG、e-TCP/HG均能促进骨髓基质细胞分化及基质分泌。第二部分:骨髓基质细胞与陶瓷化骨/水凝胶成骨能力研究。首先将矿化诱导后的MSCS,接种在块状和粉末状CBB/HG及p—TCP上,植于裸鼠及自体大鼠皮下,观察rhBMP-2、TGF一日等生长因子对MSCs成骨能力的影响,通过 HE、改良 Mallory’s三色法、图像分析观察骨形成情况。块状和粉末状CBB/HG复合MSCS在自体皮下能够形成编织骨、板层骨等组织,rhBMP-2、TG’一p具有协同作用,促进骨基质形成。其次制造大鼠颅骨极量缺损模型,应用接种有MSCS的块状、粉末状CBB/HG、e一TCP/HG修复颅骨缺损。通过HE、改良Ma门。ry’s三色法。图像分析观察新骨形成情况。4周后缺损处的支架材料周围有新骨形成,缺损处与支架材料成骨性连接。从生成骨量以及新生骨的结构和成熟情况看块状CBB/HG作为骨组织工程支架材料要优于p—TCP/HG。通过本实验可以看出,骨髓基质细胞在体外可以经过诱导分化为成骨细胞作为种子细胞应用于骨组织工程,其与陶瓷化骨/水凝胶、p一磷酸三钙/水凝胶等支架材料复合后移植成骨明显,具有良好的骨组织工程应用前景。……   
[关键词]:组织工程骨;陶瓷化骨;水凝胶;骨髓基质细胞
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中国人民解放军第四军医大学2003年