【摘要】：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),作為支架材料表面關(guān)鍵物理性質(zhì)之一,對包括粘附、增殖、遷移、分化等眾多細(xì)胞行為具有重要的調(diào)控作用。微納米加工技術(shù)的發(fā)展使在材料表面可控構(gòu)建特定微拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(微圖案)成為可能,已成為研究表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與細(xì)胞相互作用關(guān)系的重要技術(shù)手段。但現(xiàn)有研究大多以微納米溝槽、微島和微柱等基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為模型,而忽略了對天然骨組織關(guān)鍵拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征的仿生。天然密質(zhì)骨是由大量被稱為骨單位(哈弗氏系統(tǒng))的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成。而骨單位又是由多層同心圓排列的哈弗氏骨螺旋環(huán)繞哈弗氏管所構(gòu)成,骨細(xì)胞沿各層間胞窩呈相應(yīng)的同心圓排布。由于骨修復(fù)的最終的目標(biāo)是重建出天然密質(zhì)骨的結(jié)構(gòu),類骨微圖案結(jié)構(gòu)表面可能會通過細(xì)胞的排布,對細(xì)胞骨修復(fù)相關(guān)行為和功能進(jìn)行調(diào)控。因此,本論文利用光刻技術(shù)與熔融澆鑄技術(shù)相結(jié)合的方法,在聚己內(nèi)酯(PCL)表面構(gòu)建同心圓微溝槽結(jié)構(gòu),在二維平面上實(shí)現(xiàn)對骨單位關(guān)鍵拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征之一的同心圓結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿生構(gòu)建,并系統(tǒng)研究了類骨單位同心圓微溝槽結(jié)構(gòu)對骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)成骨分化和巨噬細(xì)胞(RAW264.7)破骨分化的調(diào)控作用。研究結(jié)果表明相較于平整表面和具有平行微溝槽結(jié)構(gòu)的表面,具有類骨單位同心圓微溝槽結(jié)構(gòu)能夠顯著抑制RAW264.7細(xì)胞的破骨分化過程,主要表現(xiàn)為下調(diào)抗酒石酸酸性磷酸酶的活性和破骨分化特異性基因(TRAP,CATK和MMP9)的表達(dá)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)RANK-NFκB信號通路參與介導(dǎo)了類骨單位同心圓微溝槽結(jié)構(gòu)對RAW264.7細(xì)胞破骨分化的調(diào)控。此外,類骨單位同心圓微溝槽結(jié)構(gòu)雖然對MSCs成骨分化影響有限,卻能調(diào)控間充質(zhì)干細(xì)胞破骨分化相關(guān)調(diào)控因子的表達(dá),通過顯著性下調(diào)M-CSF、RANKL的表達(dá)及上調(diào)OPG的表達(dá),抑制RAW264.7細(xì)胞的破骨分化。本研究成功地在二維平面上仿生構(gòu)建了類骨單位同心圓微溝槽結(jié)構(gòu),并且證實(shí)了該結(jié)構(gòu)能夠在一定程度上促進(jìn)MSCs的成骨分化;能夠抑制RAW264.7細(xì)胞的破骨分化;能夠調(diào)控間充質(zhì)干細(xì)胞破骨分化相關(guān)旁分泌因子的表達(dá),進(jìn)而抑制RAW264.7細(xì)胞的破骨分化。這些研究結(jié)果顯示出類骨同心圓微溝槽結(jié)構(gòu)在骨修復(fù)支架材料表面構(gòu)建中的重要作用及應(yīng)用前景。
【圖文】：

第一章 緒論化產(chǎn)生一定的影響[11, 57]。F.J.Jing 等人利用等離子刻蝕束技術(shù)在材料表面構(gòu)建邊長為 25μm、50 μm 和 100 μm 的方臺陣列拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過培養(yǎng)內(nèi)皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)相對于光滑樣品，內(nèi)皮細(xì)胞在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表面的黏附量減少，但增殖情況較好[58]。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的密度也能調(diào)控細(xì)胞的行為和分化等，例如 Chung 等人在聚氨酯丙烯酸酯表面構(gòu)建密度不同的納米柱陣列結(jié)構(gòu)，寬度與柱子陣列間距的比值分別為 1:1、1:3 和 1:5，研究結(jié)果表明納米柱陣列結(jié)構(gòu)相比于光滑結(jié)構(gòu)表面能夠提高 MG-63 細(xì)胞的黏附，，同時 1:3 的納米柱陣列結(jié)構(gòu)能顯著性地促進(jìn) MG-63 細(xì)胞的成骨分化[59]。

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文骨細(xì)胞）的形態(tài)和功能的調(diào)控作用，如圖 1-7 所示，本論文的基本研究思路主要包括以下幾個部分：（1）利用光刻法和熔融澆鑄法在 PCL 表面構(gòu)建類骨單位同心圓微溝槽結(jié)構(gòu)。（2）研究類骨單位同心圓微溝槽結(jié)構(gòu)對間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化的調(diào)控作用。（2）研究類骨單位同心圓微溝槽結(jié)構(gòu)對巨噬細(xì)胞（RAW264.7）破骨分化的調(diào)控作用及內(nèi)在機(jī)制分析。（3）研究類骨單位同心圓微溝槽結(jié)構(gòu)對間充質(zhì)干細(xì)胞旁分泌因子表達(dá)的調(diào)控對RAW264.7 細(xì)胞破骨分化的影響。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R318.08

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本文編號：2685271