本文關(guān)鍵詞：不同鋅鈣摩爾比的鋅修飾硅酸鈣陶瓷涂層對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的生物學(xué)影響及機(jī)制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：研究目的:骨植入體植入失敗是目前臨床亟待解決的問(wèn)題。前期研究顯示鋅鈣摩爾比為0.5的鋅修飾硅酸鈣(Ca2ZnSi2O7)陶瓷涂層比硅酸鈣(CaSiO3)陶瓷涂層具有更好的促前成骨細(xì)胞粘附、增殖及分化的作用,并能與宿主骨界面形成有效的整合,揭示經(jīng)過(guò)Zn離子修飾的CaSiO3陶瓷涂層對(duì)前成骨細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生重要作用。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)作為體內(nèi)成骨細(xì)胞的主要分化來(lái)源,探索出對(duì)于BMSCs具有最理想生物學(xué)活性鋅鈣摩爾比的Ca2ZnSi2O7陶瓷涂層,并研究其浸提液對(duì)BMSCs的生物學(xué)影響及作用機(jī)制顯得尤為重要,為進(jìn)一步探討其作為骨植入體涂層運(yùn)用于大體實(shí)驗(yàn)以及骨科和牙科臨床奠定實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。研究?jī)?nèi)容:(1)BMSCs的提取、純化和鑒定。使用全骨髓貼壁法提取SD大鼠BMSCs,培養(yǎng)至第三代后,使用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)CD29、CD90、CD45、CD31陽(yáng)性率,進(jìn)行成骨成脂誘導(dǎo)分化后,分別行茜素紅和油紅O染色后觀(guān)察分化情況,使用免疫熒光染色法進(jìn)行Vimentin染色后觀(guān)察染色情況。(2)構(gòu)建并優(yōu)化Ca2ZnSi2O7陶瓷涂層。采用溶膠-凝膠法并調(diào)節(jié)鋅鈣離子的摩爾比,構(gòu)建鋅鈣摩爾比分別為0.1、0.3、0.5的Ca2ZnSi2O7陶瓷粉體,然后使用大氣等離子噴涂系統(tǒng)(APS)進(jìn)行噴涂,在特定參數(shù)下獲得Ca2ZnSi2O7陶瓷涂層,檢測(cè)涂層表面形貌、化學(xué)穩(wěn)定性及與鈦基底材料的結(jié)合強(qiáng)度等。(3)觀(guān)察不同鋅鈣摩爾比的Ca2ZnSi2O7陶瓷涂層對(duì)BMSC的生物學(xué)影響。檢測(cè)涂層浸提液中的鈣(Ca)、硅(Si)、鋅(Zn)離子濃度。通過(guò)CCK-8試劑盒檢測(cè)、倒置顯微鏡觀(guān)察BMSC在涂層材料表面及其浸提液中培養(yǎng)后的粘附、增殖情況;通過(guò)ELISA方法檢測(cè)BMSCs在涂層材料表面及其浸提液中添加成骨誘導(dǎo)劑培養(yǎng)后ALP、BGP、COL-I的生成情況,茜素紅染色觀(guān)察鈣結(jié)節(jié)形成情況,ALP染色觀(guān)察ALP分泌情況。探索出促BMSCs生物學(xué)活性最優(yōu)的鋅鈣摩爾比Ca2ZnSi2O7陶瓷。(4)TGF-β1及IGF-1所介導(dǎo)的TGF-β/Smad、MAPK/ERK及PKC信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路研究。使用最適鋅鈣摩爾比的Ca2ZnSi2O7陶瓷涂層作為實(shí)驗(yàn)組,BMSCs在含成骨誘導(dǎo)劑的各組浸提液中培養(yǎng)后,采用qRT-PCR方法檢測(cè)成骨標(biāo)記基因ALP、BGP、COL-I,TGF-β/Smad信號(hào)通路中TGF-β1、Smad2、Smad3,以及MAPK/ERK、PKC信號(hào)通路中的IGF-I、ERK1、REK2、PKC-δ等關(guān)鍵基因mRNA的表達(dá)情況。探索TGF-β/Smad及MAPK及PKC信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在Ca2ZnSi2O7陶瓷涂層對(duì)BMSCs生物學(xué)影響的作用。結(jié)果:(一)使用全骨髓貼壁法成功傳代培養(yǎng)出了數(shù)量較多、細(xì)胞純度較高的sd大鼠bmscs,具有良好的分化潛能。(二)成功制備了鋅鈣摩爾比為0.1、0.3、0.5的ca2znsi2o7陶瓷涂層,各組涂層的表面形貌均較為粗糙,與鈦基的結(jié)合強(qiáng)度均明顯強(qiáng)于casio3陶瓷涂層,三組之間未見(jiàn)明顯區(qū)別;各組材料在dmem/f12培養(yǎng)液中浸泡1d后,casio3涂層釋放ca、si離子濃度最高,而zn離子濃度同普通培養(yǎng)基一致,ca2znsi2o7陶瓷涂層ca、si離子濃度隨著鋅鈣摩爾比的增加而減少,同時(shí)zn離子濃度隨之增加。(三)bmscs在三組ca2znsi2o7陶瓷涂層表面及浸提液中粘附和增殖情況均顯著優(yōu)于未涂層鈦合金金屬片及casio3陶瓷涂層,其中鋅鈣摩爾比為0.3的ca2znsi2o7陶瓷涂層顯著優(yōu)于其余兩組;在添加成骨誘導(dǎo)劑的條件下,bmscs在三組ca2znsi2o7陶瓷涂層表面及浸提液中培養(yǎng)后,成骨分化及生成alp、col-i、bgp以及鈣結(jié)節(jié)形成情況均顯著優(yōu)于未涂層鈦片及casio3陶瓷涂層,其中鋅鈣摩爾比為0.3的ca2znsi2o7陶瓷涂層顯著優(yōu)于其余兩組。(四)bmscs在各組含成骨誘導(dǎo)劑的浸提液中培養(yǎng)后,alp、bgp、col-imrna的表達(dá)量以及tgf-β1、smad2、smad3mrna的表達(dá)量均隨時(shí)間變化而升高,鋅鈣摩爾比為0.3的ca2znsi2o7陶瓷涂層的表達(dá)量最高,casio3組次之。igf-i、erk1、erk2、pkc-δmrna的表達(dá)量隨時(shí)間延長(zhǎng)而輕度升高,組間無(wú)明顯差異,21d時(shí)igf-imrna的表達(dá)量在鋅鈣摩爾比為0.3的ca2znsi2o7陶瓷涂層浸提液中顯著增多。結(jié)論:不同鋅鈣摩爾比的ca2znsi2o7陶瓷涂層都具有粗糙的表面形貌、豐富的孔隙和生物活性的化學(xué)組分,并可釋放出的生物活性離子,無(wú)論是bmscs在其表面直接培養(yǎng),還是使用其浸提液進(jìn)行培養(yǎng),均表現(xiàn)出了相對(duì)于未涂層純鈦金屬片和casio3陶瓷涂層更為優(yōu)秀的促bmscs粘附、增殖及成骨分化和礦化的能力。其中鋅鈣摩爾比為0.3的ca2znsi2o7陶瓷涂層對(duì)bmscs的生物學(xué)影響最為積極。因此,該涂層對(duì)bmscs擁有更加優(yōu)越的生物相容性和生物活性,顯著促進(jìn)其粘附、增殖及成骨分化,所釋放出濃度適宜的zn離子起了至關(guān)重要的作用,并且化學(xué)穩(wěn)定性好,與鈦基結(jié)合強(qiáng)度較高,再加上優(yōu)秀的抗菌性能,該材料作為新型的骨植入體材料擁有良好的前景。ca2znsi2o7陶瓷涂層促進(jìn)bmscs成骨分化的過(guò)程可能通過(guò)tgf-β/smad信號(hào)通路傳導(dǎo),而mapk/erk、pkc信號(hào)通路在bmscs成骨過(guò)程中未被激活。igf-i在bmscs成骨分化晚期可能也起了作用。
【關(guān)鍵詞】：鋅修飾硅酸鈣生物陶瓷涂層 骨植入體 生物相容性 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 成骨分化 信號(hào)通路
【學(xué)位授予單位】：第二軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：R687;R318.08
【目錄】：

• 摘要6-9
• Abstract9-12
• 縮略詞表12-13
• 前言13-17
• 參考文獻(xiàn)15-17
• 第一部分 SD大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的提取、分離、培養(yǎng)及鑒定17-25
• 一、材料和方法17-19
• 二、結(jié)果19-21
• 三、討論21-23
• 四、小結(jié)23
• 參考文獻(xiàn)23-25
• 第二部分 不同鋅鈣摩爾比的鋅修飾硅酸鈣陶瓷涂層表征及對(duì)BMSCs的生物學(xué)影響25-40
• 一、材料和方法25-28
• 二、結(jié)果28-35
• 三、討論35-37
• 四、小結(jié)37-38
• 參考文獻(xiàn)38-40
• 第三部分 不同鋅鈣摩爾比的鋅修飾硅酸鈣陶瓷涂層浸提液對(duì)BMSCs的生物學(xué)影響40-55
• 一、材料和方法40-43
• 二、結(jié)果43-51
• 三、討論51-52
• 四、小結(jié)52-53
• 參考文獻(xiàn)53-55
• 第四部分 最適鋅鈣摩爾比的鋅修飾硅酸鈣陶瓷涂層浸提液對(duì)BMSCs生物學(xué)影響的機(jī)制研究55-66
• 一、材料和方法55-59
• 二、結(jié)果59-62
• 三、討論62-64
• 四、小結(jié)64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 綜述66-83
• 參考文獻(xiàn)77-83
• 在讀期間發(fā)表論文和參加科研工作情況83-84
• 致謝84

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本文編號(hào)：487264