本文選題：納米銀 + 載銀表面��； 參考：《清華大學》2016年博士論文

【摘要】：納米銀具有廣譜抗菌性,是納米醫(yī)藥領域使用最廣泛的產品之一。它被用于多種醫(yī)療器材中,包括創(chuàng)傷敷料、導液管、骨水泥和人工心臟瓣膜等。在組織工程中,納米銀常被用作抗菌劑添加到載有干細胞的支架材料中。因此,迫切需要了解清楚納米銀與干細胞的相容性,以使納米銀更安全地應用于組織工程領域。在本文中,采用多元醇還原法制備了尺寸為30 nm的銀顆粒。將納米銀以不同濃度添加到細胞培養(yǎng)液中與細胞共培養(yǎng),研究其與人骨髓間充質干細胞(hMSCs)的相容性。納米銀能夠被hMSCs吞噬,進入到細胞質基質中。高濃度的納米銀能降低細胞的存活率和細胞線粒體膜電位,同時導致細胞釋放乳酸脫氫酶和生成過量活性氧(ROS)。納米銀所引發(fā)的細胞死亡方式既有凋亡又有壞死。高濃度的納米銀還能導致細胞產生G2/M期阻滯,證明納米銀對細胞的DNA造成了損傷。研究了低濃度的納米銀對hMSCs分化的影響規(guī)律。成骨分化結果顯示,納米銀促進hMSCs成骨分化相關蛋白的表達,包括堿性磷酸酶(ALP)、I型膠原(COLI)、骨橋蛋白(OPN)和骨鈣素(OCN)。此外,納米銀還能促進細胞礦化結的生成,表明納米銀能提高hMSCs的成骨分化能力。成脂分化的研究結果表明,納米銀不影響hMSCs脂聯(lián)素的分泌、脂滴的生成和成脂分化相關基因的表達。納米銀對hMSCs的成脂分化沒有影響。關于成軟骨分化,低濃度納米銀長期作用于分化中的細胞,可以促進糖胺聚糖(GAG)和聚集蛋白聚糖的分泌,促進SOX9、軟骨寡聚基質蛋白(COMP)基因的表達。而較高濃度納米銀短期作用,能促進SOX9基因的表達,不影響GAG、聚集蛋白聚糖、II型膠原和COMP的表達。兩種處理方式都能抑制十型膠原的表達。表明納米銀對hMSCs成軟骨分化是有利的,它可以促進成軟骨相關基因和蛋白的表達,抑制軟骨細胞肥大化。采用等離子體聚合的方法,以烯丙胺為單體,制備了一種富含氨基的表面。再將這種基底浸泡在2-巰基琥珀酸(MSA)包覆的納米銀溶液中8 h,得到了一種覆載納米銀的表面。這種表面具有良好的抗菌性能,并且不影響hMSCs的貼附和增殖。對細胞分化的研究結果表明載銀表面不影響hMSCs的成骨分化能力。載銀表面能促進hMSCs成脂分化相關基因和蛋白的表達,促進脂滴的形成,從而提高hMSCs的成脂分化能力。載銀表面能夠促進細胞生成ROS,進而引發(fā)細胞內抗氧化酶的表達,這可能是其能夠促進hMSCs成脂分化的機理。
[Abstract]:Nano-silver is one of the most widely used products in the field of nano-medicine because of its wide-spectrum antibacterial properties. It is used in a variety of medical devices, including wound dressing, fluid conduit, bone cement and artificial heart valves. In tissue engineering, silver nanoparticles are often used as antimicrobial agents in scaffolds containing stem cells. Therefore, it is urgent to understand the compatibility of silver nanoparticles with stem cells in order to make silver nanoparticles more safely used in tissue engineering. In this paper, 30 nm silver particles were prepared by polyol reduction method. The compatibility of silver nanoparticles with human bone marrow mesenchymal stem cells (hMSCs) was studied by co-culture with different concentrations of silver in cell culture medium. Silver nanoparticles can be swallowed by hMSCs and enter the cytoplasmic matrix. High concentration of silver nanoparticles can reduce cell survival rate and mitochondrial membrane potential, at the same time lead to the release of lactate dehydrogenase and the formation of excessive reactive oxygen species. The cell death induced by nano-silver has both apoptosis and necrosis. High concentration of silver nanoparticles can also cause G 2 / M phase arrest of cells, suggesting that silver nanoparticles damage the DNA of cells. The effect of low concentration of silver nanoparticles on the differentiation of hMSCs was studied. The results of osteogenic differentiation showed that nano-silver promoted the expression of osteogenic differentiation related proteins in hMSCs, including alkaline phosphatase (ALP), osteopontin (OPN) and osteocalcin (OCN). In addition, nano-silver can also promote the formation of mineralized junctions, indicating that nano-silver can improve the osteogenic differentiation ability of hMSCs. The results of adipogenic differentiation showed that silver nanoparticles did not affect the secretion of adiponectin, the formation of lipid droplets and the expression of genes related to adipogenic differentiation. Silver nanoparticles had no effect on the adipogenic differentiation of hMSCs. As for cartilage differentiation, low concentration of silver nanoparticles can promote the secretion of glycosaminoglycan (GAG) and aggregate proteoglycan, and promote the expression of SOX9, cartilage oligomeric matrix protein (omp) gene. However, high concentration of silver nanoparticles could promote the expression of SOX9 gene in a short time, without affecting the expression of gag, type II collagen and COMP. Both treatments could inhibit the expression of type 10 collagen. The results indicated that silver nanoparticles were beneficial to the differentiation of hMSCs chondrocytes, which could promote the expression of chondrogenic genes and proteins and inhibit the hypertrophy of chondrocytes. An amino-rich surface was prepared by plasma polymerization with allylamine as monomer. Then the substrate was immersed in 2-mercaptosuccinic acid (MSA) coated nano-silver solution for 8 h to obtain a surface coated with nano-silver. This surface has good antibacterial properties and does not affect the adhesion and proliferation of hMSCs. The results of cell differentiation showed that the surface of silver carrier did not affect the osteogenic differentiation ability of hMSCs. Silver-loaded surface can promote the expression of genes and proteins associated with adipogenic differentiation of hMSCs, promote the formation of lipid droplets, and thus improve the ability of lipid differentiation of hMSCs. The surface of silver carrier can promote the formation of ROSs and induce the expression of antioxidant enzymes in the cells, which may be the mechanism of promoting the adipogenic differentiation of hMSCs.
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R318.08;TB383.1

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本文編號：1942130