本文關(guān)鍵詞：具備血小板復(fù)合細(xì)胞外基質(zhì)的3D打印多孔鈦支架及其仿生功能化

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【摘要】：研究背景鈦金屬支架因其質(zhì)輕、生物相容性好及耐腐蝕性等在臨床中應(yīng)用較為廣泛,多孔形狀鈦金屬支架在大塊骨缺損、骨關(guān)節(jié)假體固定、股骨頭壞死支架、骨質(zhì)疏松置入物可以使組織長入孔洞中,達(dá)到更好的固定效果。然而鈦金屬本身的生物惰性并不利于組織張入及細(xì)胞攀附生長。現(xiàn)有研究集中在表面涂層修飾多孔鈦孔洞以及復(fù)合緩釋生長因子微球等,其細(xì)胞在支架內(nèi)部仍停留在二維生長模式。本研究致力于在多孔鈦孔洞內(nèi)部營造適合細(xì)胞及組織的三維生長模式,使多孔鈦仿生化。研究目的1, 在多孔鈦金屬內(nèi)部制備具備類似細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu),研究其表征及生物活性。2,利用前成骨干細(xì)胞檢測復(fù)合支架的成骨能力及生物相容性。3,在動物體內(nèi)驗證復(fù)合支架組織長入情況。研究方法1,根據(jù)micro-CT數(shù)據(jù)、組織解剖學(xué)測量,利用3D打印技術(shù),制備適合細(xì)胞培養(yǎng)及動物體內(nèi)植入的內(nèi)部多孔均勻聯(lián)通的鈦金屬支架。采用明膠熱交聯(lián)方法,在孔洞內(nèi)部構(gòu)建多孔聯(lián)通的明膠微支架。并將血小板粘附至明膠表面,模仿天然細(xì)胞外基質(zhì)。2,培養(yǎng)人類前成骨干細(xì)胞,接種至復(fù)合支架上。采用CCK-8細(xì)胞毒性實驗,驗證復(fù)合支架的細(xì)胞毒性。檢測前成骨干細(xì)胞接種后各時間點分泌的堿性磷酸酶(ALP)及Ⅰ型膠原(Collagen I)細(xì)胞上清液表達(dá)量,驗證復(fù)合支架的成骨能力。3,分別構(gòu)建顱骨缺損模型以及股骨頭缺損壞死模型,植入復(fù)合支架。通過micro-CT掃描以及病理組織切片方法,驗證組織修復(fù)情況以及多孔鈦金屬支架內(nèi)部組織長入能力。研究結(jié)果1,通過熱交聯(lián)法,可有效在3D打印多孔鈦內(nèi)部構(gòu)建明膠交聯(lián)孔洞,掃描電鏡發(fā)現(xiàn)孔徑大小在100um-300um之間,血小板也可復(fù)合至明膠表面。細(xì)胞釋放實驗發(fā)現(xiàn)復(fù)合支架可平穩(wěn)有效低劑量釋放生長因子至少21天。2,利用前成骨干細(xì)胞,接種至復(fù)合支架。CCK-8實驗示復(fù)合支架內(nèi)部細(xì)胞可以快速增長,生物相容性較好。而各時間點檢測成骨細(xì)胞表達(dá),發(fā)現(xiàn)在多個時間點,堿性磷酸酶及Ⅰ型膠原細(xì)胞上清液分泌量實驗組均較對照組分泌明顯增多(p0.05)。復(fù)合支架成骨能力較好。3,構(gòu)建新西蘭大白兔顱骨缺損模型以及股骨頭缺損壞死模型。植入復(fù)合支架后取材,micro-CT示實驗組支架可有效修復(fù)顱骨缺損及股骨頭缺損,骨定量有明顯差異(p0.05)。而顱骨缺損支架硬組織病理切片發(fā)現(xiàn)支架內(nèi)部可有效生成成熟骨以及新生血管。研究結(jié)論在3D打印多孔鈦金屬支架內(nèi)部構(gòu)建明膠交聯(lián)表面粘附血小板的細(xì)胞外基質(zhì),可有效低劑量長期緩釋生長因子,生物相容性好。復(fù)合支架具備成骨能力,可有效修復(fù)大塊骨缺損以及股骨頭缺損壞死。
【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.08;TP391.73

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