生物活性骨修復材料的構建與生物學響應研究
發(fā)布時間：2021-02-11 04:09
創(chuàng)傷、腫瘤、感染等因素造成骨組織缺損和破壞困擾和影響人類健康。研制具有調控骨組織相關細胞行為和組織再生過程的生物活性材料成為生物材料領域的熱點。本研究從仿生人體骨組織結構與細胞外基質的機制出發(fā),從材料組成、結構優(yōu)化以及生物因子裝載等角度構建新型具有高活性的骨修復材料,并從細胞生物學與體內動物實驗等方面較系統(tǒng)地研究材料的組成、結構、生長因子及其之間的協同對細胞行為和組織形成過程的影響規(guī)律,并對過程的機理進行了初步的探索。磷酸鎂/磷酸鈣骨水泥與成骨相關細胞的相互作用研究——鎂是骨代謝過程中的重要微量元素。本研究以Ca（H2P04）2和MgO為反應物并摻入磷酸鈣骨水泥,控制Mg/P摩爾比例在5、10和20%,分別稱為5MCPC.10MCPC和20MCPC.以MG63成骨細胞為模型,體外培養(yǎng)實驗結果表明,三種試樣均具有良好的生物相容性。外源性的鎂以及摻鎂骨水泥浸提液的鎂對成骨細胞的粘附效率無顯著影響。但將細胞直接培養(yǎng)于摻鎂骨水泥表面后其粘附效率得到了很大提高。隨鎂含量的升高摻鎂骨水泥的表面粗糙度逐漸減低,細胞骨架卻在5MCPC和10MCPC鋪展最好。整合素Integrinα5表達在5MCPC和...
【文章來源】：華東理工大學上海市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：152 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 文獻綜述
1.1 骨組織結構
1.2 目前常用骨修復材料現狀與問題
1.3 幾種骨修復材料生物功能性調控措施
1.3.1 材料化學組成對骨修復功能的調控
1.3.2 材料表面結構對骨修復功能的調控
1.3.3 骨形態(tài)發(fā)生蛋白對骨修復功能的調控
1.4 本文課題的研究目的、研究意義和研究內容
第二章 磷酸鎂/磷酸鈣骨水泥與成骨相關細胞相互作用研究
2.1 引言
2.2 材料與方法
2.2.1 摻鎂磷酸鈣骨水泥制備
2.2.2 骨水泥X射線衍射分析
2.2.3 骨水泥表面形貌SEM觀察
2.2.4 骨水泥表面接觸角測定
2.2.5 骨水泥表面粗糙度測定
2.2.6 骨水泥滅菌處理
2.2.7 離子釋放
2.2.8 骨水泥試樣在培養(yǎng)體系中的pH變化
2.2.9 骨水泥蛋白吸附能力測定
2.2.10 培養(yǎng)液的配制及消毒
2.2.11 成骨細胞培養(yǎng)
2.2.12 SEM觀察成骨細胞形態(tài)
2.2.13 骨水泥試樣的毒性測定（MTT法）
2.2.14 成骨細胞骨架染色和形態(tài)學分析
2.2.15 成骨細胞粘附測定
2.2.16 RT-PCR測定成骨細胞粘附基因
2.2.17 人臍帶靜脈表皮細胞（HUVEC）培養(yǎng)
2.2.18 HUVEC的增殖測定
2.2.19 HUVEC的細胞形態(tài)觀察
2.2.20 HUVEC的VEGF基因表達測定
2.2.21 HUVEC的一氧化氮（NO）測定
2.3 結果與討論
2.3.1 MCPC表面形貌觀察和化學組成分析
2.3.2 材料表面XRD晶相組成分析
2.3.3 鎂含量對骨水泥表面粗糙度的影響
2.3.4 鎂含量對骨水泥接觸角的影響
2.3.5 MCPC浸提液的pH變化
2.3.6 MCPC試樣表面蛋白吸附的影響
2.3.7 MCPC對細胞毒性的影響
2.3.8 MCPC對細胞形態(tài)的影響
2.3.9 MCPC對細胞骨架的影響以及細胞形態(tài)學測定
2.3.10 MCPC對細胞粘附效率的影響
2.3.11 鎂離子對成骨細胞粘附的影響
2.3.12 MCPC對細胞粘附基因Integrin的表達量的影響
2.3.13 MCPC對成骨細胞粘附機理的討論
2.3.14 MCPC對HUVEC細胞粘附的影響
2.3.15 MCPC對HUVEC細胞增殖的影響
2.3.16 MCPC對HUVEC細胞VEGF基因表達的影響
2.3.17 MCPC對NO表達量影響
2.3.18 MCPC對HUVEC細胞行為影響的討論
2.4 本章小結
第三章 不同含鈣量納米介孔硅基干凝膠對成骨細胞的響應
3.1 前言
3.2 材料與方法
3.2.1 介孔硅基干凝膠的制備
3.2.2 介孔硅基干凝膠表征
3.2.3 細胞培養(yǎng)
3.2.4 細胞增殖測定
3.2.5 細胞形態(tài)觀察
3.2.6 堿性磷酸酶（ALP）活性測定
3.2.7 局部因子產生量測定
3.2.8 細胞內鈣濃度測定
3.2.9 成骨基因表達測定
3.2.10 蛋白電泳（Western blot）
3.2.11 數據分析
3.3 結果與討論
3.3.1 含鈣納米介孔干凝膠的表征
3.3.2 不同含鈣量介孔硅基干凝膠的離子釋放
3.3.3 不同鈣含量的介孔硅基干凝膠對細胞形態(tài)的影響
3.3.4 不同含鈣量的介孔硅基干凝膠對細胞增殖的影響
3.3.5 不同含鈣量的介孔硅基干凝膠對成骨細胞分化的影響
3.3.6 不同含鈣量介孔硅基干凝膠對一氧化氮產生量的影響
3.3.7 不同含鈣量介孔硅基干凝膠對前列腺素2表達量的影響
3.3.8 不同含鈣量介孔硅基干凝膠對成骨細胞內鈣濃度的影響
3.3.9 不同含鈣量介孔硅基干凝膠對成骨細胞成骨相關基因表達的影響
3.3.10 不同含鈣量介孔硅基干凝膠對細胞外信號調節(jié)激酶活化的影響
3.3.11 不同含鈣量介孔硅基干凝膠對成骨細胞生物學響應的機理初探
3.4 本章小結
第四章 不同比表面積納米介孔硅基干凝膠與成骨細胞相互作用研究
4.1 引言
4.2 材料與方法
4.2.1 不同比表面積介孔硅基干凝膠的制備
4.2.2 介孔硅基干凝膠表面觀察
4.2.3 X射線衍射分析
4.2.4 體外生物活性檢測
4.2.5 測定干凝膠表面硅羥基含量
4.2.6 細胞培養(yǎng)
4.2.7 蛋白吸附量測定
4.2.8 細胞增殖測定
4.2.9 基因表達測定
4.2.10 流式細胞儀檢測
4.2.11 數據統(tǒng)計分析
4.3 結果與討論
4.3.1 介孔硅基干凝膠的合成以及表征
4.3.2 介孔硅基干凝膠的生物活性
4.3.3 介孔硅基干凝膠表面硅羥基含量變化
4.3.4 比表面積對介孔硅基干凝膠的蛋白吸附能力影響
4.3.5 不同比表面積的介孔硅基干凝膠對成骨細胞增殖的影響
4.3.6 不同比表面積介孔硅基干凝膠對整合蛋白亞基和成骨基因表達的影響
4.3.7 不同比表面積介孔硅基干凝膠對整合蛋白α5的表達影響
4.3.8 高比表面積介孔硅基干凝膠促進成骨細胞增殖的機理探討
4.4 本章小結
第五章 殼聚糖磺酸化修飾及其與骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2的作用機理研究
5.1 引言
5.2 材料與方法
5.2.1 實驗材料與試劑
5.2.2 磺化殼聚糖的合成與表征
5.2.3 磺化殼聚糖的表征
5.2.4 細胞培養(yǎng)
5.2.5 堿性磷酸酶（ALP）活性測定
5.2.6 細胞增殖測定
5.2.7 細胞形態(tài)觀察
5.2.8 基因表達測定
5.2.9 免疫熒光測定
5.2.10 酶聯免疫吸附（ELISA）
5.2.11 礦化分析
5.2.12 體內動物異位成骨
5.2.13 數據統(tǒng)計分析
5.3 結果與討論
5.3.1 磺化殼聚糖的制備和表征
5.3.2 磺化殼聚糖對BMP-2誘導細胞分化的影響
5.3.3 磺化多糖對細胞增殖的影響
5.3.4 磺化多糖對細胞形態(tài)的影響
5.3.5 26SCS對BMP-2誘導成骨基因表達的影響
5.3.6 26SCS對BMP-2與其細胞表面受體結合的影響
5.3.7 26SCS對BMP-2半衰期的影響
5.3.8 26SCS對BMP-2誘導細胞礦化的影響
5.3.9 26SCS對BMP-2誘導體內異位成骨的影響
5.3.10 26SCS與BMP-2作用機理探討
5.4 本章小結
第六章 硅酸鈣/磷酸鈣骨水泥大孔支架與骨形態(tài)發(fā)生蛋白成骨協同作用研究
6.1 引言
6.2 材料與方法
6.2.1 磷酸鈣/硅酸鈣大孔支架材料制備
6.2.2 X射線衍射分析
6.2.3 支架表面形貌觀察
6.2.4 大孔支架在DMEM培養(yǎng)基中的離子釋放、蛋白吸附及pH值變化
6.2.5 大孔支架降解測定
6.2.6 成骨細胞體外培養(yǎng)
6.2.7 細胞形態(tài)觀察
6.2.8 細胞增殖測定
6.2.9 細胞分化測定
6.2.10 成骨基因表達測定
6.2.11 動物體內實驗研究
6.3 實驗結果
6.3.1 大孔支架表面形貌觀察
6.3.2 硅酸鈣/磷酸鈣骨水泥XRD分析
6.3.3 硅酸鈣/磷酸鈣骨水泥支架表面蛋白吸附能力分析
6.3.4 硅酸鈣/磷酸鈣骨水泥大孔支架的體外降解
6.3.5 骨水泥在培養(yǎng)基中的離子釋放
6.3.6 間接接觸培養(yǎng)對成骨細胞性能的影響
6.3.7 直接接觸材料培養(yǎng)對成骨細胞性能的影響
6.3.8 硅酸鈣/磷酸鈣骨水泥與骨形態(tài)發(fā)生蛋白復合支架植入動物體內分析
6.3.9 機理討論
6.4 本章小結
第七章 總結及展望
7.1 全文總結
7.2 創(chuàng)新點
7.3 延伸課題
在澳大利亞合作科研內容簡介
參考文獻
致謝
發(fā)表的文章
參與的科研項目
【參考文獻】：
期刊論文
[1]可降解鎂合金的動物體內骨誘導作用[J]. 洪巖松,楊柯,張廣道,黃晶晶,郝玉全,艾紅軍. 金屬學報. 2008(09)
[2]介孔硅基干凝膠的制備及其止血性能的研究[J]. 李曉生,劉昌勝,袁媛,王麗君,王秋云. 無機材料學報. 2008(02)
[3]磷酸鈣/BMP復合生物活性骨水泥水化性能及誘導成骨特性研究[J]. 楊為中,周大利,尹光福,尹紹雅,鄭昌瓊. 無機材料學報. 2005(05)
[4]Activation and signaling of the p38 MAP kinase pathway[J]. Tyler ZARUBIN. Cell Research. 2005(01)
本文編號：3028498
【文章來源】：華東理工大學上海市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：152 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 文獻綜述
1.1 骨組織結構
1.2 目前常用骨修復材料現狀與問題
1.3 幾種骨修復材料生物功能性調控措施
1.3.1 材料化學組成對骨修復功能的調控
1.3.2 材料表面結構對骨修復功能的調控
1.3.3 骨形態(tài)發(fā)生蛋白對骨修復功能的調控
1.4 本文課題的研究目的、研究意義和研究內容
第二章 磷酸鎂/磷酸鈣骨水泥與成骨相關細胞相互作用研究
2.1 引言
2.2 材料與方法
2.2.1 摻鎂磷酸鈣骨水泥制備
2.2.2 骨水泥X射線衍射分析
2.2.3 骨水泥表面形貌SEM觀察
2.2.4 骨水泥表面接觸角測定
2.2.5 骨水泥表面粗糙度測定
2.2.6 骨水泥滅菌處理
2.2.7 離子釋放
2.2.8 骨水泥試樣在培養(yǎng)體系中的pH變化
2.2.9 骨水泥蛋白吸附能力測定
2.2.10 培養(yǎng)液的配制及消毒
2.2.11 成骨細胞培養(yǎng)
2.2.12 SEM觀察成骨細胞形態(tài)
2.2.13 骨水泥試樣的毒性測定（MTT法）
2.2.14 成骨細胞骨架染色和形態(tài)學分析
2.2.15 成骨細胞粘附測定
2.2.16 RT-PCR測定成骨細胞粘附基因
2.2.17 人臍帶靜脈表皮細胞（HUVEC）培養(yǎng)
2.2.18 HUVEC的增殖測定
2.2.19 HUVEC的細胞形態(tài)觀察
2.2.20 HUVEC的VEGF基因表達測定
2.2.21 HUVEC的一氧化氮（NO）測定
2.3 結果與討論
2.3.1 MCPC表面形貌觀察和化學組成分析
2.3.2 材料表面XRD晶相組成分析
2.3.3 鎂含量對骨水泥表面粗糙度的影響
2.3.4 鎂含量對骨水泥接觸角的影響
2.3.5 MCPC浸提液的pH變化
2.3.6 MCPC試樣表面蛋白吸附的影響
2.3.7 MCPC對細胞毒性的影響
2.3.8 MCPC對細胞形態(tài)的影響
2.3.9 MCPC對細胞骨架的影響以及細胞形態(tài)學測定
2.3.10 MCPC對細胞粘附效率的影響
2.3.11 鎂離子對成骨細胞粘附的影響
2.3.12 MCPC對細胞粘附基因Integrin的表達量的影響
2.3.13 MCPC對成骨細胞粘附機理的討論
2.3.14 MCPC對HUVEC細胞粘附的影響
2.3.15 MCPC對HUVEC細胞增殖的影響
2.3.16 MCPC對HUVEC細胞VEGF基因表達的影響
2.3.17 MCPC對NO表達量影響
2.3.18 MCPC對HUVEC細胞行為影響的討論
2.4 本章小結
第三章 不同含鈣量納米介孔硅基干凝膠對成骨細胞的響應
3.1 前言
3.2 材料與方法
3.2.1 介孔硅基干凝膠的制備
3.2.2 介孔硅基干凝膠表征
3.2.3 細胞培養(yǎng)
3.2.4 細胞增殖測定
3.2.5 細胞形態(tài)觀察
3.2.6 堿性磷酸酶（ALP）活性測定
3.2.7 局部因子產生量測定
3.2.8 細胞內鈣濃度測定
3.2.9 成骨基因表達測定
3.2.10 蛋白電泳（Western blot）
3.2.11 數據分析
3.3 結果與討論
3.3.1 含鈣納米介孔干凝膠的表征
3.3.2 不同含鈣量介孔硅基干凝膠的離子釋放
3.3.3 不同鈣含量的介孔硅基干凝膠對細胞形態(tài)的影響
3.3.4 不同含鈣量的介孔硅基干凝膠對細胞增殖的影響
3.3.5 不同含鈣量的介孔硅基干凝膠對成骨細胞分化的影響
3.3.6 不同含鈣量介孔硅基干凝膠對一氧化氮產生量的影響
3.3.7 不同含鈣量介孔硅基干凝膠對前列腺素2表達量的影響
3.3.8 不同含鈣量介孔硅基干凝膠對成骨細胞內鈣濃度的影響
3.3.9 不同含鈣量介孔硅基干凝膠對成骨細胞成骨相關基因表達的影響
3.3.10 不同含鈣量介孔硅基干凝膠對細胞外信號調節(jié)激酶活化的影響
3.3.11 不同含鈣量介孔硅基干凝膠對成骨細胞生物學響應的機理初探
3.4 本章小結
第四章 不同比表面積納米介孔硅基干凝膠與成骨細胞相互作用研究
4.1 引言
4.2 材料與方法
4.2.1 不同比表面積介孔硅基干凝膠的制備
4.2.2 介孔硅基干凝膠表面觀察
4.2.3 X射線衍射分析
4.2.4 體外生物活性檢測
4.2.5 測定干凝膠表面硅羥基含量
4.2.6 細胞培養(yǎng)
4.2.7 蛋白吸附量測定
4.2.8 細胞增殖測定
4.2.9 基因表達測定
4.2.10 流式細胞儀檢測
4.2.11 數據統(tǒng)計分析
4.3 結果與討論
4.3.1 介孔硅基干凝膠的合成以及表征
4.3.2 介孔硅基干凝膠的生物活性
4.3.3 介孔硅基干凝膠表面硅羥基含量變化
4.3.4 比表面積對介孔硅基干凝膠的蛋白吸附能力影響
4.3.5 不同比表面積的介孔硅基干凝膠對成骨細胞增殖的影響
4.3.6 不同比表面積介孔硅基干凝膠對整合蛋白亞基和成骨基因表達的影響
4.3.7 不同比表面積介孔硅基干凝膠對整合蛋白α5的表達影響
4.3.8 高比表面積介孔硅基干凝膠促進成骨細胞增殖的機理探討
4.4 本章小結
第五章 殼聚糖磺酸化修飾及其與骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2的作用機理研究
5.1 引言
5.2 材料與方法
5.2.1 實驗材料與試劑
5.2.2 磺化殼聚糖的合成與表征
5.2.3 磺化殼聚糖的表征
5.2.4 細胞培養(yǎng)
5.2.5 堿性磷酸酶（ALP）活性測定
5.2.6 細胞增殖測定
5.2.7 細胞形態(tài)觀察
5.2.8 基因表達測定
5.2.9 免疫熒光測定
5.2.10 酶聯免疫吸附（ELISA）
5.2.11 礦化分析
5.2.12 體內動物異位成骨
5.2.13 數據統(tǒng)計分析
5.3 結果與討論
5.3.1 磺化殼聚糖的制備和表征
5.3.2 磺化殼聚糖對BMP-2誘導細胞分化的影響
5.3.3 磺化多糖對細胞增殖的影響
5.3.4 磺化多糖對細胞形態(tài)的影響
5.3.5 26SCS對BMP-2誘導成骨基因表達的影響
5.3.6 26SCS對BMP-2與其細胞表面受體結合的影響
5.3.7 26SCS對BMP-2半衰期的影響
5.3.8 26SCS對BMP-2誘導細胞礦化的影響
5.3.9 26SCS對BMP-2誘導體內異位成骨的影響
5.3.10 26SCS與BMP-2作用機理探討
5.4 本章小結
第六章 硅酸鈣/磷酸鈣骨水泥大孔支架與骨形態(tài)發(fā)生蛋白成骨協同作用研究
6.1 引言
6.2 材料與方法
6.2.1 磷酸鈣/硅酸鈣大孔支架材料制備
6.2.2 X射線衍射分析
6.2.3 支架表面形貌觀察
6.2.4 大孔支架在DMEM培養(yǎng)基中的離子釋放、蛋白吸附及pH值變化
6.2.5 大孔支架降解測定
6.2.6 成骨細胞體外培養(yǎng)
6.2.7 細胞形態(tài)觀察
6.2.8 細胞增殖測定
6.2.9 細胞分化測定
6.2.10 成骨基因表達測定
6.2.11 動物體內實驗研究
6.3 實驗結果
6.3.1 大孔支架表面形貌觀察
6.3.2 硅酸鈣/磷酸鈣骨水泥XRD分析
6.3.3 硅酸鈣/磷酸鈣骨水泥支架表面蛋白吸附能力分析
6.3.4 硅酸鈣/磷酸鈣骨水泥大孔支架的體外降解
6.3.5 骨水泥在培養(yǎng)基中的離子釋放
6.3.6 間接接觸培養(yǎng)對成骨細胞性能的影響
6.3.7 直接接觸材料培養(yǎng)對成骨細胞性能的影響
6.3.8 硅酸鈣/磷酸鈣骨水泥與骨形態(tài)發(fā)生蛋白復合支架植入動物體內分析
6.3.9 機理討論
6.4 本章小結
第七章 總結及展望
7.1 全文總結
7.2 創(chuàng)新點
7.3 延伸課題
在澳大利亞合作科研內容簡介
參考文獻
致謝
發(fā)表的文章
參與的科研項目
【參考文獻】：
期刊論文
[1]可降解鎂合金的動物體內骨誘導作用[J]. 洪巖松,楊柯,張廣道,黃晶晶,郝玉全,艾紅軍. 金屬學報. 2008(09)
[2]介孔硅基干凝膠的制備及其止血性能的研究[J]. 李曉生,劉昌勝,袁媛,王麗君,王秋云. 無機材料學報. 2008(02)
[3]磷酸鈣/BMP復合生物活性骨水泥水化性能及誘導成骨特性研究[J]. 楊為中,周大利,尹光福,尹紹雅,鄭昌瓊. 無機材料學報. 2005(05)
[4]Activation and signaling of the p38 MAP kinase pathway[J]. Tyler ZARUBIN. Cell Research. 2005(01)
本文編號：3028498
本文鏈接：http://www.sikaile.net/yixuelunwen/swyx/3028498.html
