發(fā)布時(shí)間：2020-07-15 18:57

【摘要】：類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)是一種全球性多發(fā)性疾病,其關(guān)節(jié)置換手術(shù)的比例逐年上升。RA傳統(tǒng)假體雖然可以實(shí)現(xiàn)早期臨時(shí)固定,但是無法形成良好的界面骨整合,從而影響假體的長期穩(wěn)定性。因此,我們需要針對(duì)RA的發(fā)病機(jī)制和病理基礎(chǔ),研發(fā)具有生物活性界面的人工關(guān)節(jié)假體,對(duì)解決RA假體松動(dòng)高發(fā)的難題具有重要的臨床意義。研究表明RA術(shù)后假體松動(dòng)主要與傳統(tǒng)假體設(shè)計(jì)和周圍炎癥水平有關(guān)。傳統(tǒng)鈦合金內(nèi)植物與宿主骨之間的彈性模量不匹配,易產(chǎn)生應(yīng)力遮擋效應(yīng)。目前電子束熔融(electron beam melting,EBM)技術(shù)制備的3D打印內(nèi)植物具有適宜的彈性模量,可以減低應(yīng)力遮擋及骨吸收。此外,金屬微孔結(jié)構(gòu)可以提供骨長入空間,從而提高內(nèi)植物的骨整合能力和長期穩(wěn)定性。然而金屬支架的生物惰性及RA的炎癥微環(huán)境不利于骨整合,因此我們需要在金屬微孔表面構(gòu)建新型的“生物活性界面”。作為生物活性物質(zhì)的載體,殼聚糖水凝膠可以提高金屬微孔界面的骨整合效率。水凝膠通過搭載外源性間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs),不僅可以提高金屬微孔界面的細(xì)胞粘附,而且利于發(fā)揮MSCs免疫調(diào)節(jié)作用、降低局部炎性水平,從而利于成骨分化潛能的發(fā)揮。在各類MSCs中,脂肪源性干細(xì)胞(adipose-derived stem cells,ADSCs)具有較強(qiáng)的免疫調(diào)節(jié)能力。然而單獨(dú)應(yīng)用MSCs的免疫調(diào)節(jié)能力較低,局部聯(lián)合應(yīng)用英夫利昔有望發(fā)揮協(xié)同抗炎作用。因此,本研究試圖構(gòu)建一種“3D打印金屬微孔/水凝膠/英夫利昔/ADSCs”的生物活性界面,其界面緩釋的英夫利昔與ADSCs發(fā)揮協(xié)同免疫調(diào)節(jié)作用,構(gòu)建利于成骨分化的微環(huán)境,促進(jìn)金屬微孔-骨界面的整合能力。本研究可為RA等成骨不良的關(guān)節(jié)置換患者人工假體界面設(shè)計(jì)提供實(shí)驗(yàn)支持。第一部分:脂肪源性干細(xì)胞(ADSCs)體外分離培養(yǎng)及其多向分化潛能和細(xì)胞表面標(biāo)志的檢測鑒定于家兔腹股溝皮下脂肪墊獲取脂肪組織,并用酶消化法分離培養(yǎng)ADSCs。研究結(jié)果表明:培養(yǎng)至第3代時(shí),ADSCs細(xì)胞形態(tài)較一致,呈紡錘形或多角形;ADSCs的增殖速度較快。流式細(xì)胞術(shù)檢測表明CD44和Integrin-β呈強(qiáng)陽性,WT、CD34、CD31、c-kit和VCAM1呈弱陽性表達(dá)。成骨培養(yǎng)21天后,茜素紅染色可見紅色鈣化結(jié)節(jié)形成;成脂培養(yǎng)16天后,油紅O染色可見胞質(zhì)內(nèi)橙紅色脂滴。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所獲得的細(xì)胞為ADSCs,并且具有良好的增殖和多向分化潛能。第二部分:3D打印金屬微孔/水凝膠的生物活性界面的構(gòu)建采用EBM系統(tǒng)制備3D打印鈦合金微孔內(nèi)植物。研究結(jié)果表明:micro-CT顯示鈦合金微孔完全連通,其孔隙率為67±4%,孔徑為404±14μm,金屬小梁直徑為242±15μm。力學(xué)檢測結(jié)果顯示,其壓縮強(qiáng)度為104±3 MPa,彈性模量為4.9±0.2 GPa。利用氧化透明質(zhì)酸(HA-ALD),N-羧乙基殼聚糖(CEC)和己二酸二酰肼(ADH)的反應(yīng)制備殼聚糖水凝膠。室溫條件下,溶膠混合約20s可轉(zhuǎn)變?yōu)樗z;溶膠混合后可通過26號(hào)注射器,未見堵塞現(xiàn)象。孵育1小時(shí),水凝膠表現(xiàn)平衡的溶脹狀態(tài),最大溶脹比達(dá)到50%。水凝膠可保持初始形態(tài),且未見明顯重量降低。體外和體外降解實(shí)驗(yàn):14天時(shí)水凝膠重量降低約為50%,30天時(shí)降解完全。用1mL注射器注射器將英夫利昔/ADSCs/A溶膠混合液從自上而下注入支架空隙,然后將B溶膠同樣注入支架空隙,靜置20 s進(jìn)行液-固轉(zhuǎn)變,完成3D打印金屬微孔/水凝膠生物活性界面的構(gòu)建。SEM顯示粗糙的鈦合金微孔內(nèi)部可見具有均勻多孔結(jié)構(gòu)的水凝膠。第三部分:負(fù)載ADSCs水凝膠緩釋英夫利昔促進(jìn)RA中3D打印金屬微孔界面的骨整合研究水凝膠體系可以實(shí)現(xiàn)英夫利昔的緩慢釋放,28天內(nèi)累計(jì)釋放率為71.06%。復(fù)合體系具有良好的細(xì)胞相容性;細(xì)胞在水凝膠體系中呈類球形。模擬RA炎癥微環(huán)境,評(píng)估各組細(xì)胞增殖水平。CCK-8實(shí)驗(yàn)表明:培養(yǎng)4,7和14天后,微孔金屬界面/水凝膠/英夫利昔單抗組(MSHI組)的細(xì)胞增殖能力優(yōu)于其他各組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。模擬RA炎癥微環(huán)境,評(píng)估各組細(xì)胞成骨分化情況。ALP活性實(shí)驗(yàn)表明:培養(yǎng)4和7天后,MSHI組ALP水平高于其他各組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;茜素紅染色和半定量結(jié)果表明:培養(yǎng)14和21天后,MSHI組礦化結(jié)節(jié)形成能力優(yōu)于其他各組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;PCR結(jié)果表明:MSHI組Runx2、ALP、Osterix和Col-I表達(dá)水平優(yōu)于其他各組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。將各復(fù)合體系植入RA模型動(dòng)物股骨髁,術(shù)后12周評(píng)估關(guān)節(jié)炎癥水平和內(nèi)植物的骨整合能力。關(guān)節(jié)炎癥水平:MSHI組和(微孔金屬界面/水凝膠/英夫利昔單抗/ADSCs組)MSHIA組關(guān)節(jié)直徑明顯低于其他各組;MSHIA組TNF-α、IL-1、IL-6和卵清蛋白水平低于其他各組;MSHIA組和MSHI組滑膜炎癥水平低于其他各組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。3D打印金屬微孔界面的骨整合能力:micro-CT結(jié)果表明MSHIA組微孔金屬界面的骨長入、骨密度和骨小梁結(jié)構(gòu)優(yōu)于其他各組;組織切片HE染色結(jié)果表明:MSHIA組微孔金屬界面周圍新骨較多、結(jié)合緊密,其內(nèi)部可見骨長入,明顯優(yōu)于其他各組;支架推出實(shí)驗(yàn)表明:MSHIA組支架把持力優(yōu)于其他各組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R687.4;R318.08
【圖文】：

圖 1-1 具有分級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的 CAD 模型和打印內(nèi)植物1.5.3 3D 打印金屬微孔支架的骨科應(yīng)用3D 打印技術(shù)為定制復(fù)雜內(nèi)植物提供可能性。首先通過 CT 和 MRI 收集手術(shù)部位骨組織的數(shù)據(jù)，然后通過 CAD 軟件進(jìn)行 3D 建模和拓?fù)鋬?yōu)化處理，并通過 3D 打印系統(tǒng)將金屬粉末制造為具有微孔結(jié)構(gòu)的金屬假體。定制的 3D 金屬內(nèi)植物具有多孔結(jié)構(gòu)，可以完美匹配手術(shù)部位骨組織解剖結(jié)構(gòu)（圖 1-2）。研究表明：RA 全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)患者使用具有微孔界面假體的術(shù)后翻修率顯著低于骨水泥型假體[72]。由此可見，具有微孔結(jié)構(gòu)界面的假體可以有效改善 RA 內(nèi)植物的長期穩(wěn)定性。中國食品藥品監(jiān)督管理局于 2015 年批準(zhǔn)具有微孔結(jié)構(gòu)界面的3D 打印金屬墊塊、髖臼杯和椎間融合器等內(nèi)植物的臨床應(yīng)用。然而，臨床上使

圖 1-2 3D 打印技術(shù)的內(nèi)植物制造的基本步驟示意圖：（a）CT 和 MRI 的數(shù)據(jù)收集病變數(shù)據(jù); （b）計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)模型并拓?fù)鋬?yōu)化; （c-e）內(nèi)植物的打印制備; （f）骨科應(yīng)用。1.6 金屬微孔界面的生物改性近年來，一系列的生物材料被研發(fā)并通過物理、化學(xué)和生物化學(xué)改性等方法來改善鈦合金的生物惰性，并取得了良好界面-骨整合效果[73]。其中，生物化學(xué)方法改性是將通過生物材料攜帶干細(xì)胞、多肽、生長因子等有機(jī)活性物質(zhì)引入植入物表面，可以直接有效地改善金屬表面生物活性。水凝膠是一種優(yōu)良的細(xì)胞載體，可以模擬細(xì)胞外基質(zhì)微環(huán)境，調(diào)控細(xì)胞遷移、增殖或分化[74，75]。

圖 1-3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖：通過載英夫利昔單水凝膠作為 ADSCs 載體填充孔隙結(jié)構(gòu)以構(gòu)建生物活性界面，明確界面結(jié)構(gòu)促進(jìn) RA 疾病狀態(tài)下金屬微孔-骨界面整合的能力。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 謝坤瑩;魏錦;趙攀;;炎癥因子在RA合并慢性病貧血發(fā)病過程中的相關(guān)性研究[J];世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘;2017年40期

2 ;個(gè)性化定制新階段 第十三屆RA上海國際汽車定制改裝博覽會(huì)新聞發(fā)布會(huì)召開[J];汽車之友;2017年18期

3 陳成璇;許惠榕;李丹帆;林秀平;李景崗;;骨髓增生異常綜合征RA與巨幼細(xì)胞性貧血的臨床及細(xì)胞形態(tài)學(xué)鑒別[J];吉林醫(yī)學(xué);2012年33期

4 王景宇;王尊亮;李學(xué)明;;RA碼在分布式信源編碼中的應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2010年03期

5 田勝利,黃韜;益髓解毒方治療骨髓增生異常綜合征RA型經(jīng)驗(yàn)[J];上海中醫(yī)藥雜志;2003年12期

6 寧為民,胡祖光,洪介民,高敏,李典鴻,李庚華,李毓,鈕心怡,李桂明,邱河,何世東,何瑞洪,陳碩敏,鄭志文;類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)濕熱阻絡(luò)證與三種可溶性細(xì)胞因子受體關(guān)系的探討[J];四川生理科學(xué)雜志;1999年02期

7 陸漢魁;;測量呼出氡估算鈾礦工的~(226)Ra體負(fù)荷[J];國外醫(yī)學(xué)(放射醫(yī)學(xué)核醫(yī)學(xué)分冊(cè));1987年03期

8 宋濟(jì)范;褚以德;葉俊雄;周晶萍;何美一;楊波;閻英;;非腎炎型SLE與RA病人免疫狀態(tài)對(duì)比觀察[J];青海醫(yī)藥雜志;1988年03期

9 李新林;阿勒泰地區(qū)飲用水中~(226)Ra和~(238)U濃度及其所致居民劑量[J];干旱環(huán)境監(jiān)測;1989年02期

10 陳杰;;RA患者與難治性胃潰瘍[J];國外醫(yī)學(xué)情報(bào);1989年16期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 關(guān)彤;林昌松;陳光星;劉清平;劉麗娟;陳紀(jì)藩;;二藤通痹合劑治療60例RA臨床療效的研究[A];全國第八屆中西醫(yī)結(jié)合風(fēng)濕病學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2010年

2 彭代平;湯小虎;顏永明;;對(duì)RA動(dòng)物模型在中醫(yī)藥研究中的認(rèn)識(shí)和思考[A];全國第十一屆中西醫(yī)結(jié)合風(fēng)濕病學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2013年

3 姜小帆;雷鵬;李娟娥;衣蕾;李靜;南曉強(qiáng);;RA辨證分型及證候要素分布的文獻(xiàn)研究[A];全國第十一屆中西醫(yī)結(jié)合風(fēng)濕病學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2013年

4 李學(xué)榮;李榮亨;;RA活動(dòng)期伴發(fā)尿路感染87例臨床觀察[A];全國第十一屆中西醫(yī)結(jié)合風(fēng)濕病學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2013年

5 周靜;張瓊予;王春霞;;中醫(yī)外治辨證施護(hù)法對(duì)RA活動(dòng)期患者關(guān)節(jié)功能的影響[A];全國第十二屆中西醫(yī)結(jié)合風(fēng)濕病學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2014年

6 段澤;程安春;汪銘書;于小娜;鐘傳德;李玲;仲崇岳;陳孝躍;;非致死量RA人工感染雛鴨的體內(nèi)分布規(guī)律[A];中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會(huì)家畜傳染病學(xué)分會(huì)第六屆理事會(huì)第二次會(huì)議暨教學(xué)專業(yè)委員會(huì)第六屆代表大會(huì)論文集[C];2006年

7 郭冬發(fā);王玉學(xué);武朝暉;張彥輝;崔建勇;劉立坤;;離子交換分離電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定巖石中~(226)Ra含量[A];2007年全國質(zhì)譜學(xué)會(huì)無機(jī)質(zhì)譜、同位素質(zhì)譜、質(zhì)譜儀器和教育學(xué)專業(yè)委員會(huì)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2007年

8 胡凱;潘夢君;;公訴環(huán)節(jié)自行偵查權(quán)的性質(zhì)、價(jià)值和完善——以Z省RA市檢察院2013-2016年案件為樣本[A];2018第二屆全國檢察官閱讀征文活動(dòng)獲獎(jiǎng)文選[C];2018年

9 馬志毅;王進(jìn)軍;;艾灸配合散寒膏治療RA臨床觀察[A];海峽兩岸中醫(yī)藥發(fā)展大會(huì)風(fēng)濕論文集[C];2009年

10 何東儀;丁琴;聶紅;;(-)-表沒食子兒茶素沒食子酸酯對(duì)RA的免疫調(diào)節(jié)機(jī)理研究[A];全國第八屆中西醫(yī)結(jié)合風(fēng)濕病學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 Tracy Staton 編譯 廖聯(lián)明;輝瑞RA藥物鞏固先發(fā)優(yōu)勢[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報(bào);2017年

2 陶春祥;陶鈞;維生素D可改善RA癥狀[N];中國醫(yī)藥報(bào);2004年

3 陳冬志 孟明 顧立剛;加味木防己湯治療RA機(jī)制[N];中國醫(yī)藥報(bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 高超華;負(fù)載ADSCs水凝膠緩釋英夫利昔促進(jìn)RA中3D打印金屬微孔界面的骨整合研究[D];吉林大學(xué);2019年

2 劉德芳;三黃一龍湯聯(lián)合MTX對(duì)RA濕毒入絡(luò)AQPs表達(dá)的調(diào)控研究[D];中國人民解放軍海軍軍醫(yī)大學(xué);2018年

3 曹云祥;基于miRNA-21/TLR4/MAPK/NF-κB信號(hào)通路探討新風(fēng)膠囊改善RA心功能的機(jī)制研究[D];南京中醫(yī)藥大學(xué);2018年

4 楊永恒;甜菊（Stevia rebaudiana Bertoni）低RA苷優(yōu)選單株獲得及相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

5 楊學(xué)文;雷公藤多苷治療RA的抗血管生成作用及機(jī)理研究[D];南京中醫(yī)藥大學(xué);2010年

6 王妍;雷公藤與甲氨蝶呤、黃芪與當(dāng)歸聯(lián)用治療RA機(jī)制的生物信息學(xué)分析[D];中國中醫(yī)科學(xué)院;2012年

7 郝亮;艾灸對(duì)實(shí)驗(yàn)性RA大鼠的神經(jīng)免疫內(nèi)分泌網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制[D];成都中醫(yī)藥大學(xué);2001年

8 盧幸吉;中藥風(fēng)濕寧治療活動(dòng)期RA的實(shí)驗(yàn)及臨床研究[D];成都中醫(yī)藥大學(xué);2003年

9 吳菲;艾灸調(diào)控實(shí)驗(yàn)性RA模型T細(xì)胞功能的PD-1/PD-L1機(jī)制研究[D];成都中醫(yī)藥大學(xué);2016年

10 楊馨;艾灸調(diào)控RA滑膜細(xì)胞功能的JAK-STAT信號(hào)通路負(fù)反饋機(jī)制研究[D];成都中醫(yī)藥大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙軍;RA公司產(chǎn)品質(zhì)量管理信息系統(tǒng)改進(jìn)與實(shí)施的研究[D];華中科技大學(xué);2018年

2 謝芳霏;PBMC中mRNA與DNA甲基化和RA活動(dòng)度的相關(guān)性研究[D];蘇州大學(xué);2017年

3 朱南;RA碼的構(gòu)造及RA碼中交織器的研究與設(shè)計(jì)[D];電子科技大學(xué);2008年

4 張福俠;補(bǔ)髓生血顆粒治療骨髓增生異常綜合征-RA療效及對(duì)血清IL-12水平的影響[D];黑龍江中醫(yī)藥大學(xué);2007年

5 孟祥華;補(bǔ)髓生血顆粒對(duì)骨髓增生異常綜合征-RA的療效及對(duì)IL-10水平的研究[D];黑龍江中醫(yī)藥大學(xué);2007年

6 楊坤;飛龍掌血抗炎鎮(zhèn)痛、抗RA活性研究[D];華中科技大學(xué);2012年

7 王詩源;雷公藤復(fù)方治療RA活動(dòng)期的療效及毒副反應(yīng)的研究[D];山東中醫(yī)藥大學(xué);2004年

8 陸柳丹;雙烏宣痹顆粒治療RA臨床觀察及對(duì)滑膜基因表達(dá)譜的影響研究[D];廣州中醫(yī)藥大學(xué);2014年

9 張伊;海藻酸鹽支架修復(fù)RA軟骨缺損的關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[D];寧波大學(xué);2012年

10 井大新;健脾補(bǔ)腎法治療骨髓增生異常綜合征RA型的臨床觀察[D];山東中醫(yī)藥大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2756881