本文關(guān)鍵詞：多孔塊體生物活性玻璃成骨活性、生物力學(xué)性能的初步研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：創(chuàng)新和應(yīng)用完美的骨移植材料來替代自體骨,治療和修復(fù)各種原因引起的骨缺損,一直是骨科臨床醫(yī)生和材料研究人員共同追求的目標(biāo)。理想的植骨材料應(yīng)該具備以下特點(diǎn):良好的生物相容性、生物可降解性、骨傳導(dǎo)性、骨激發(fā)性、較高的孔隙率合適的孔徑范圍、臨床使用方便、足夠的力學(xué)強(qiáng)度及合適的彈性模量。生物活性玻璃(Bioglass)由于其良好的生物相容性、良好的骨傳導(dǎo)和骨激發(fā)作用而被材料學(xué)者所關(guān)注,然而目前臨床上應(yīng)用的生物活性玻璃無法提供較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度,無法應(yīng)用于承重部位骨缺損的修復(fù)和治療。因此,改良和提高生物活性玻璃的生物力學(xué)性能同時又保持其良好的促進(jìn)骨激發(fā)的能力,成為廣大學(xué)者研究的熱點(diǎn)。本課題組成員與美國諾邦公司生物制品有限公司合作,通過改良生物活性玻璃的成分及制作工藝,制作了新型多孔塊體生物活性玻璃(macro-pore bone block,MPBB)。本研究旨在驗(yàn)證MPBB是否在擁有一定的生物力學(xué)強(qiáng)度的同時,又具有良好的生物相容性,且能刺激骨組織再生。多孔塊體生物活性玻璃對成骨細(xì)胞粘附、增殖以及分化影響的體外研究目的探討多孔塊狀生物玻璃(MPBB)在體外環(huán)境中對成骨細(xì)胞粘附、增殖以及分化的影響。方法1.以β-磷酸三鈣(β-TCP)為對照,掃描電鏡下分析比較MPBB與β-TCP的形態(tài)結(jié)構(gòu)、能譜分析兩種材料的主要成分;2.將MPBB與β-TCP分別懸浮浸泡于模擬體液中,掃描電鏡下觀察兩種材料的表面反應(yīng);3.利用MPBB與β-TCP浸提液培養(yǎng)MC3T3-E1小鼠成骨細(xì)胞,光學(xué)顯微鏡下觀察細(xì)胞大體情況并進(jìn)行吉姆薩染色進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)比較;4.將MC3T3-E1小鼠成骨細(xì)胞直接種植于MPBB與β-TCP材料上,掃描電鏡下觀察細(xì)胞粘附材料情況,利用MPBB與β-TCP浸提液培養(yǎng)MC3T3-E1小鼠成骨細(xì)胞,進(jìn)行細(xì)胞黏著斑蛋白(Venculin)免疫熒光染色比較兩種材料對成骨細(xì)胞的核質(zhì)比、Venculin免疫熒光強(qiáng)度;5.利用MPBB與β-TCP浸提液培養(yǎng)MC3T3-E1小鼠成骨細(xì)胞,進(jìn)行Brd U免疫熒光染色及MTT檢測比較兩組成骨細(xì)胞的Brdu陽性細(xì)胞比率及OD值;6.利用MPBB與β-TCP浸提液培養(yǎng)MC3T3-E1小鼠成骨細(xì)胞,進(jìn)行成骨細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子(OSX)免疫熒光染色檢測、堿性磷酸酶(ALP)染色、鈣結(jié)節(jié)檢測、實(shí)時定量PCR檢測比較兩組成骨細(xì)胞的OSX陽性細(xì)胞比率、ALP活性率、礦化率及成骨基因m RNA相對表達(dá)量。結(jié)果1.掃描電鏡下觀察比較MPBB與β-TCP,發(fā)現(xiàn)MPBB表面更加崎嶇,更加疏松多孔、不平整,能譜分析發(fā)現(xiàn),MPBB具有β-TCP所沒有的Si元素,而β-TCP中Ca、P的含量最多。2.MPBB與β-TCP的模擬體液浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,MPBB在浸泡6小時時已有羥基磷灰石沉積,隨著浸泡時間延長羥基磷灰石的沉積量逐漸增加,而β-TCP表面始終沒有羥基磷灰石形成。3.吉姆薩染色結(jié)果顯示MPBB組的成骨細(xì)胞數(shù)量更多,排列規(guī)則緊密,在光學(xué)顯微鏡400×鏡下計(jì)數(shù),MPBB組成骨細(xì)胞個數(shù)為106.0±6.025,β-TCP組成骨細(xì)胞個數(shù)為40.20±3.639,兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.01)。4.將MC3T3-E1小鼠成骨細(xì)胞直接種植于MPBB與β-TCP材料上,掃描電鏡下發(fā)現(xiàn)MPBB組成骨細(xì)胞偽足較β-TCP多,粘附狀態(tài)更好,Venculin免疫熒光染色結(jié)果顯示MPBB組成骨細(xì)胞核質(zhì)比、Venculin熒光強(qiáng)度較β-TCP組高,兩組差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05)。5.Brd U免疫熒光染色結(jié)果顯示MPBB組的Brdu陽性細(xì)胞比率比β-TCP組高,兩組差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05);MTT結(jié)果顯示第3天時MPBB組成骨細(xì)胞OD值較β-TCP組高,兩組差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05),第5天時,兩組細(xì)胞OD值都有增高,但MPBB組OD值明顯較β-TCP組高,兩者差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.01)。6.OSX免疫熒光染色檢測中,MPBB組OSX陽性細(xì)胞比率較β-TCP組高,兩組差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.01);ALP染色定量分析發(fā)現(xiàn),MPBB組的成骨細(xì)胞ALP活性率較β-TCP組高,兩組差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.01);鈣結(jié)節(jié)檢測結(jié)果也表明,MPBB組的成骨細(xì)胞礦化率較β-TCP組高,兩組差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.05);實(shí)時定量PCR檢測兩組成骨細(xì)胞的成骨相關(guān)基因表達(dá)量結(jié)果顯示,第4天時MPBB組成骨細(xì)胞的ALP、OCN(骨鈣素)、Collagen 1(1型膠原蛋白)的m RNA相對表達(dá)量已超過β-TCP組,且差異都具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,到第7天時,MPBB組成骨基因m RNA相對表達(dá)量進(jìn)一步增加。小結(jié)MPBB相對于β-TCP含有較多的Si元素,能促進(jìn)MC3T3-E1細(xì)胞的貼附能力,并對其增殖、活力及成骨分化都具有明顯的促進(jìn)作用,具有較好的生物活性。多孔塊體生物活性玻璃在兔體內(nèi)成骨活性、力學(xué)性能的初步研究目的探討多孔塊體生物玻璃植入兔體內(nèi)后的生物活性生物相容性、成骨能力以及生物力學(xué)性能。方法制作新西蘭大白兔雙側(cè)股骨髁缺損模型,分別于股骨髁缺損部植入多孔塊體生物玻璃(MPBB)、β-磷酸三鈣(β-TCP)、固骼生?(Nove Bone),按植入材料的不同分為三組,即為MPBB組、β-TCP組、Nove Bone組,術(shù)后進(jìn)行X線檢查觀察材料放置情況及固定是否牢固、髁部有無骨折,并于術(shù)后4周、12周、24周取材后,通過Micro-CT檢測三組材料的新骨生成體積百分比及剩余材料體積百分比,采用四環(huán)素、鈣黃綠素?zé)晒怆p標(biāo)檢測三組材料的新骨生成速率,通過不脫鈣硬組織Van Gieson染色檢測三組材料的新骨生成面積百分比,通過生物力學(xué)檢測三組材料的壓縮強(qiáng)度、彈性模量。結(jié)果術(shù)后X線檢查顯示各組材料填充充分、完全,放置情況良好;Micro-CT結(jié)果顯示,12周時MPBB組、β-TCP組、Nove Bone組的新骨生成體積百分比分別為(16.83±1.01,9.88±1.23,21.35±1.27),材料剩余體積百分比分別為(50.96±1.37,68.29±3.93,19.37±1.40),24周時,MPBB組、β-TCP組、Nove Bone組的新骨生成百分比分別為(37.48±0.70,25.29±1.45,27.03±1.25),24周時MPBB組與β-TCP組、Nove Bone組比較差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.001),24周時各組材料剩余體積百分比分別為(34.67±3.52,55.66±2.05,7.52±1.15),β-TCP組較MPBB組比較差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.01),而MPBB組較Nove Bone組比較差異也具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.01);熒光雙標(biāo)結(jié)果顯示,4周時MPBB組、β-TCP組、Nove Bone組的新骨生成速率分別為(1.577±0.045,2.064±0.068,1.19±0.09)um/d,MPBB組較β-TCP組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.01);通過Van Gieson染色檢測發(fā)現(xiàn),MPBB組、β-TCP組、Nove Bone組在各個時間點(diǎn)新骨生成面積百分比分別為4周時(5.43±1.25,2.77±0.85,6.51±1.21),12周時(8.48±0.84,2.94±0.65,11.42±2.66),24周時(23.55±1.13,12.92±0.45,19.53±0.91),24周時MPBB組新骨生成面積百分比與β-TCP組、Nove Bone組比較差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P0.001);生物力學(xué)檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn),MPBB組與β-TCP組的壓縮強(qiáng)度隨著時間延長都有一定程度的增加,兩者的壓縮強(qiáng)度比較沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,MPBB組彈性模量術(shù)后三個時間點(diǎn)都較穩(wěn)定,MPBB組和Nove Bone組在彈性模量方面更接近兔骨,β-TCP組的彈性模量植入體內(nèi)后變化較大。小結(jié)MPBB植入兔體內(nèi)后,表現(xiàn)出了良好的生物活性、生物相容性,同時具有較好的骨激發(fā)作用,且植入體內(nèi)后,具有較強(qiáng)的生物力學(xué)性能,為其下一步應(yīng)用于負(fù)重部位骨缺損的植骨提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。結(jié)論通過以上兩部分實(shí)驗(yàn)研究表明,MPBB不僅能促進(jìn)成骨細(xì)胞的粘附、增殖,也能從基因水平、蛋白水平促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化,具有良好的生物活性、相容性及骨激發(fā)性,同時具有一定的力學(xué)強(qiáng)度,彈性模量適中,本研究為其應(yīng)用于臨床承重部位骨缺損的植骨提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：骨代用品 硅酸鹽類 生物相容性 骨生成 生物力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：第四軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.08;R68
【目錄】：

• 縮略語表4-6
• 中文摘要6-11
• 英文摘要11-16
• 前言16-17
• 文獻(xiàn)回顧17-25
• 第一部分 多孔塊體生物活性玻璃對成骨細(xì)胞生物學(xué)行為的體外研究25-44
• 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>25
• 2 材料方法25-30
• 3 結(jié)果30-41
• 4 討論41-43
• 5 小結(jié)43-44
• 第二部分 多孔塊體生物活性玻璃在兔體內(nèi)成骨活性、力學(xué)性能的初步研究44-59
• 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>44
• 2 材料方法44-50
• 3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果50-55
• 4 討論55-58
• 5 小結(jié)58-59
• 小結(jié)59-60
• 參考文獻(xiàn)60-70
• 個人簡歷和研究成果70-71
• 致謝71-72

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1 史舒雅;陳亞明;;生物活性玻璃在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J];口腔生物醫(yī)學(xué);2013年01期

2 洪重榮;張垠;王定改;鄒雯;;骨修復(fù)介孔生物活性玻璃的研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代化工;2013年08期

3 劉探;;生物活性玻璃熔塊及生物搪瓷[J];中國搪瓷;1994年03期

4 魏奉才,張鳳河,徐欣,王克濤;生物活性玻璃修復(fù)頜骨骨腔缺損的臨床觀察[J];山東醫(yī)藥;1999年15期

5 王欣,楊丕山,戚向敏;倍骼生生物活性玻璃在牙槽骨缺損治療中的初步應(yīng)用[J];口腔材料器械雜志;2000年04期

6 張學(xué)廣;生物活性玻璃微粒治療口腔潰瘍療效初步觀察[J];臨床口腔醫(yī)學(xué)雜志;2000年04期

7 李霞,陳令富;生物活性玻璃及生物活性陶瓷研究進(jìn)展[J];山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2000年02期

8 張玉梅,蔡玉榮,王勤濤,趙銥民,Monchau F,Lefevre A,Hildebrand H.F;不同晶相成分及結(jié)晶態(tài)的生物活性玻璃體外降解性的研究[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2005年05期

9 唐倩;梁煥友;;溶膠-凝膠法制備的生物活性玻璃的研究進(jìn)展[J];國際口腔醫(yī)學(xué)雜志;2006年04期

10 姚愛華;王德平;Qiang Fu;黃文e，

本文編號：287284