3D打印PCL/β-TCP/CS復(fù)合人工骨及磁轉(zhuǎn)染促進(jìn)BMP9基因成骨分化的初步研究
發(fā)布時間:2021-08-17 06:12
目的:通過3D打印技術(shù)制備聚己內(nèi)脂/β-磷酸三鈣/硫酸鈣(polycaprolactone/β-tricalcium phosphate/calciumsulfate,PCL/β-TCP/CS)復(fù)合人工骨支架,對其形態(tài)、性能及體內(nèi)外的生物安全性進(jìn)行研究;通過兩步法制備磁性殼聚糖和磁性脂質(zhì)體,探索其在骨缺損基因治療中的潛力。方法:1.通過3D打印技術(shù)制備PCL/β-TCP/CS復(fù)合人工骨支架(PCL:β-TCP:CS比例為80:5:15,80:10:10,80:15:5,分別簡稱為P/T/S5,P/T/S10,P/T/S15),并對其微觀形態(tài)、孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙率及力學(xué)強度進(jìn)行表征。2.按照0.1g/ml濃度制備支架浸提液。采用CCK-8法檢測復(fù)合支架材料的細(xì)胞毒性,應(yīng)用堿性磷酸酶(ALP)染色和茜素紅染色檢測其誘導(dǎo)C3H10細(xì)胞成骨分化的能力。3.選取健康的新西蘭大白兔4只,分為P/T/S5,P/T/S10,P/T/S15三組及空白對照組,隨機將每組復(fù)合支架植入大白兔雙側(cè)股四頭肌肌肉深處,對照組行相同外科手術(shù)。于植入后1月取出標(biāo)本,肝腎臟及骨支架周圍肌肉行HE染色,評價復(fù)合支架的組織相容性...
【文章來源】:重慶醫(yī)科大學(xué)重慶市
【文章頁數(shù)】:72 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
骨支架模型圖及大體觀Fig1.1Themodelandgeneralviewofbonescaffolds
重慶醫(yī)科大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文20徑排列整齊,孔徑大小均勻,精確度較復(fù)合支架稍高。單純的聚己內(nèi)脂支架表面光滑,疏水性強,而β-磷酸三鈣及硫酸鈣的加入,增加了支架表面粗糙程度,可以看到有明顯的磷酸三鈣及硫酸鈣顆粒暴露在支架表面及孔隙中(圖1.2D)。豐富的孔隙結(jié)構(gòu)提高了支架的表面積,方便細(xì)胞在支架內(nèi)部粘附生長,而孔隙之間相互連通,有利于營養(yǎng)物質(zhì)及氧氣的滲入,增加了養(yǎng)分和代謝廢物的替換,促進(jìn)細(xì)胞的遷移與橋接,防止支架植入早期由于血管還未生成影響支架內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)供給導(dǎo)致細(xì)胞死亡。通過對支架材料進(jìn)行質(zhì)譜分析,如表一可知,隨著磷酸三鈣比例的增加,磷的比例也在增加,這與實際的β-TCP及CS的比例相符合。圖1.2PCL/PCL/β-TCP/CS復(fù)合支架微觀結(jié)構(gòu)圖(A、B)PCL支架,A:X30,B:X1000;(C、D)PCL/β-TCP/CS復(fù)合支架,C:X30,D:X1000Fig1.2ThemicrocosmicstructureofPCL/PCL/β-TCP/CScompositescaffold(A、B)PCLscaffolds,A:X30,B:X1000;(C、D)PCL/β-TCP/CScompositebonescaffolds,C:X30,D:X1000表1.1復(fù)合支架的化學(xué)成分及能譜分析Tab1.1ChemicalcompositionandenergyspectrumanalysisofcompositescaffoldNo.PCL:β-TCP:CSP(at%)S(at%)1100:0:0//280:5:150.792.99380:10:102.022.65480:15:53.630.78
重慶醫(yī)科大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文212.2聚己內(nèi)脂/β-磷酸三鈣/硫酸鈣復(fù)合人工骨的親水性圖1.3復(fù)合支架與水滴的接觸角測量Fig1.3Watercontactangleofcompositescaffolds圖1.3為各組支架的親水性實驗。PCL支架的接觸角約為107°,顯示出較強的疏水表面特性。而添加了β-TCP和CS之后接觸角稍有增大,其原因主要是β-TCP和CS均為疏水性材料,因此接觸角較PCL支架有所增大。此外,β-TCP和CS的添加使PCL支架表面變得粗糙,按照微觀結(jié)構(gòu)表面接觸角模型[77]可知,粗糙程度使疏水表面更加疏水,故此接觸角也相應(yīng)增大。而β-TCP:CS=10:10時接觸角最大約為123°,可能原因與此比例下顆粒團(tuán)聚較低,粗糙程度較大有關(guān)。2.3聚己內(nèi)脂/β-磷酸三鈣/硫酸鈣復(fù)合人工骨孔隙率及彈性模量支架的孔隙率是支架內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)交換的關(guān)鍵,較高的孔隙率保證支架內(nèi)部細(xì)胞在支架植入早期血循環(huán)尚未形成之前能夠從周圍組織液中獲取足夠的氧氣及營養(yǎng)成分。如圖1.4A所示,PCL支架由于塑形性好,孔隙率與設(shè)計的相差無幾,為(62.39±1.34)%,在60%左右較小的波動,而增加了β-TCP和CS后,支架孔隙率稍有降低,三組復(fù)合支架孔隙率分別為:P/T/S5:(57.34±4.75)%;P/T/S10:(56.88±3.84)%;P/T/S15:(57.3±3.81)%,其主要原因可能為生物擠壓導(dǎo)致支架材料整體孔隙的容積降低,從而減少了其孔隙率。此外,β-TCP和CS的加
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]轉(zhuǎn)染BMP-2基因的骨髓MSC復(fù)合多孔磷酸鈣骨水泥構(gòu)建組織工程化骨對兔骨缺損的修復(fù)作用研究[J]. 陳波,郭祥,張壽,鐘海波. 臨床和實驗醫(yī)學(xué)雜志. 2019(17)
[2]不同微結(jié)構(gòu)磷酸三鈣材料對Wnt非經(jīng)典信號通路相關(guān)標(biāo)志物蛋白的表達(dá)影響[J]. 陳凱瑞,包崇云,劉顯,肖宇,譚艷林,劉秀飄,熊博凱,張強. 中國組織工程研究. 2019(34)
[3]冷凍干燥法制備聚乳酸多孔支架[J]. 尹浩月,鄧久鵬,馬麗娟,田宜文. 生物醫(yī)學(xué)工程研究. 2019(02)
[4]3D打印PLLA/β-TCP復(fù)合人工骨及組織相容性研究[J]. 岑超德,張永,羅聰,鄔均,劉福堯,吳聲忠. 實用骨科雜志. 2019(04)
[5]基于3D打印的Ⅰ型膠原涂覆β-TCP骨組織工程支架研究[J]. 孫開瑜,徐銘恩,周永勇. 中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報. 2018(03)
[6]明膠/摻鍶β-磷酸三鈣/硫酸鈣復(fù)合多孔支架的制備與性能[J]. 秦曉素,黃潔,雷云,楊澤斌,陳慶華,顏廷亭. 材料導(dǎo)報. 2018(12)
[7]Use of recombinant human bone morphogenetic protein-2 in spine surgery[J]. Marios Lykissas,Ioannis Gkiatas. World Journal of Orthopedics. 2017(07)
[8]臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞與牙本質(zhì)浸提液誘導(dǎo)的牙髓干細(xì)胞共培養(yǎng)成血管的研究[J]. 吳一夢,張爽,潘爽,劉會梅,牛玉梅. 口腔醫(yī)學(xué)研究. 2017(05)
[9]Mkx(Mohawk)在肌腱組織工程中的應(yīng)用與作用[J]. 李丹,郭杏,譚美云. 中國組織工程研究. 2016(37)
[10]羥基磷灰石對PLGA力學(xué)性能和降解性能的影響[J]. 趙娜,查汪藝,馬志剛,于佳禾,胡生. 湖北理工學(xué)院學(xué)報. 2016(03)
碩士論文
[1]脈沖電磁場促進(jìn)大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞活性的實驗研究[D]. 張敏.第四軍醫(yī)大學(xué) 2015
本文編號:3347226
【文章來源】:重慶醫(yī)科大學(xué)重慶市
【文章頁數(shù)】:72 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
骨支架模型圖及大體觀Fig1.1Themodelandgeneralviewofbonescaffolds
重慶醫(yī)科大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文20徑排列整齊,孔徑大小均勻,精確度較復(fù)合支架稍高。單純的聚己內(nèi)脂支架表面光滑,疏水性強,而β-磷酸三鈣及硫酸鈣的加入,增加了支架表面粗糙程度,可以看到有明顯的磷酸三鈣及硫酸鈣顆粒暴露在支架表面及孔隙中(圖1.2D)。豐富的孔隙結(jié)構(gòu)提高了支架的表面積,方便細(xì)胞在支架內(nèi)部粘附生長,而孔隙之間相互連通,有利于營養(yǎng)物質(zhì)及氧氣的滲入,增加了養(yǎng)分和代謝廢物的替換,促進(jìn)細(xì)胞的遷移與橋接,防止支架植入早期由于血管還未生成影響支架內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)供給導(dǎo)致細(xì)胞死亡。通過對支架材料進(jìn)行質(zhì)譜分析,如表一可知,隨著磷酸三鈣比例的增加,磷的比例也在增加,這與實際的β-TCP及CS的比例相符合。圖1.2PCL/PCL/β-TCP/CS復(fù)合支架微觀結(jié)構(gòu)圖(A、B)PCL支架,A:X30,B:X1000;(C、D)PCL/β-TCP/CS復(fù)合支架,C:X30,D:X1000Fig1.2ThemicrocosmicstructureofPCL/PCL/β-TCP/CScompositescaffold(A、B)PCLscaffolds,A:X30,B:X1000;(C、D)PCL/β-TCP/CScompositebonescaffolds,C:X30,D:X1000表1.1復(fù)合支架的化學(xué)成分及能譜分析Tab1.1ChemicalcompositionandenergyspectrumanalysisofcompositescaffoldNo.PCL:β-TCP:CSP(at%)S(at%)1100:0:0//280:5:150.792.99380:10:102.022.65480:15:53.630.78
重慶醫(yī)科大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文212.2聚己內(nèi)脂/β-磷酸三鈣/硫酸鈣復(fù)合人工骨的親水性圖1.3復(fù)合支架與水滴的接觸角測量Fig1.3Watercontactangleofcompositescaffolds圖1.3為各組支架的親水性實驗。PCL支架的接觸角約為107°,顯示出較強的疏水表面特性。而添加了β-TCP和CS之后接觸角稍有增大,其原因主要是β-TCP和CS均為疏水性材料,因此接觸角較PCL支架有所增大。此外,β-TCP和CS的添加使PCL支架表面變得粗糙,按照微觀結(jié)構(gòu)表面接觸角模型[77]可知,粗糙程度使疏水表面更加疏水,故此接觸角也相應(yīng)增大。而β-TCP:CS=10:10時接觸角最大約為123°,可能原因與此比例下顆粒團(tuán)聚較低,粗糙程度較大有關(guān)。2.3聚己內(nèi)脂/β-磷酸三鈣/硫酸鈣復(fù)合人工骨孔隙率及彈性模量支架的孔隙率是支架內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)交換的關(guān)鍵,較高的孔隙率保證支架內(nèi)部細(xì)胞在支架植入早期血循環(huán)尚未形成之前能夠從周圍組織液中獲取足夠的氧氣及營養(yǎng)成分。如圖1.4A所示,PCL支架由于塑形性好,孔隙率與設(shè)計的相差無幾,為(62.39±1.34)%,在60%左右較小的波動,而增加了β-TCP和CS后,支架孔隙率稍有降低,三組復(fù)合支架孔隙率分別為:P/T/S5:(57.34±4.75)%;P/T/S10:(56.88±3.84)%;P/T/S15:(57.3±3.81)%,其主要原因可能為生物擠壓導(dǎo)致支架材料整體孔隙的容積降低,從而減少了其孔隙率。此外,β-TCP和CS的加
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[2]不同微結(jié)構(gòu)磷酸三鈣材料對Wnt非經(jīng)典信號通路相關(guān)標(biāo)志物蛋白的表達(dá)影響[J]. 陳凱瑞,包崇云,劉顯,肖宇,譚艷林,劉秀飄,熊博凱,張強. 中國組織工程研究. 2019(34)
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[5]基于3D打印的Ⅰ型膠原涂覆β-TCP骨組織工程支架研究[J]. 孫開瑜,徐銘恩,周永勇. 中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報. 2018(03)
[6]明膠/摻鍶β-磷酸三鈣/硫酸鈣復(fù)合多孔支架的制備與性能[J]. 秦曉素,黃潔,雷云,楊澤斌,陳慶華,顏廷亭. 材料導(dǎo)報. 2018(12)
[7]Use of recombinant human bone morphogenetic protein-2 in spine surgery[J]. Marios Lykissas,Ioannis Gkiatas. World Journal of Orthopedics. 2017(07)
[8]臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞與牙本質(zhì)浸提液誘導(dǎo)的牙髓干細(xì)胞共培養(yǎng)成血管的研究[J]. 吳一夢,張爽,潘爽,劉會梅,牛玉梅. 口腔醫(yī)學(xué)研究. 2017(05)
[9]Mkx(Mohawk)在肌腱組織工程中的應(yīng)用與作用[J]. 李丹,郭杏,譚美云. 中國組織工程研究. 2016(37)
[10]羥基磷灰石對PLGA力學(xué)性能和降解性能的影響[J]. 趙娜,查汪藝,馬志剛,于佳禾,胡生. 湖北理工學(xué)院學(xué)報. 2016(03)
碩士論文
[1]脈沖電磁場促進(jìn)大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞活性的實驗研究[D]. 張敏.第四軍醫(yī)大學(xué) 2015
本文編號:3347226
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