目的:作為骨內(nèi)植體材料,鉭的促成骨作用可能優(yōu)于鈦;但相關研究中試件多經(jīng)表面處理或為支架結(jié)構(gòu),故由兩者表面固有特性決定的骨誘導性差異并不明確。此外,對骨質(zhì)疏松(OP)情況下兩者表現(xiàn)差異的報道少見。因此,本課題使用拋光鉭、鈦試件,探討兩者對正常(NOR-)和去勢大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞(OVX-rBMSCs)成骨分化的影響;采用正常和去勢大鼠骨缺損模型評價試件體內(nèi)促成骨效果。研究意在明確鉭、鈦固有骨誘導性的區(qū)別及機制,并為鉭在OP中的應用提供參考。方法:用SEM、AFM、XPS、ICP-OES等表征試件;用熒光染色、CCK8、活性氧檢測等評價試件生物相容性及對細胞行為的影響;用ALP檢測、茜素紅染色、RT-PCR、westernblot、質(zhì)粒轉(zhuǎn)染等探究試件對細胞成骨分化的作用;通過熒光標記和組織學染色觀察試件體內(nèi)促成骨效果。結(jié)果:⑴鉭、鈦試件為低粗糙度光滑表面,無明顯離子釋放;兩者差異為表面氧化層的化學構(gòu)成。⑵鉭、鈦利于NOR-和OVX-rBMSCs的黏附、增殖;但兩種細胞在鉭表面凋亡數(shù)量和活性氧產(chǎn)物更少,ALP活性、基質(zhì)礦化程度、成骨基因和蛋白表達更高。⑶相較于鈦:NOR-rBMSCs在鉭表面integrin?5、integrin?1基因表達明顯升高;OVX-rBMSCs在鉭表面BMP2、Smad1表達上升較顯著。⑷對NOR-rBMSCs,下調(diào)integrin?5?1/ERK1/2通路可減弱鉭表面的成骨分化,上調(diào)該通路增強了細胞在鈦表面的成骨活性。⑸對OVX-rBMSCs,下調(diào)BMP2/Smad1通路可降低鉭的骨誘導性,上調(diào)該通路可增強細胞在鈦表面的成骨表現(xiàn)。⑹在正常大鼠股骨內(nèi),鉭表面新骨面積和礦化程度更高;4、8 w時鉭的植體-骨結(jié)合率(BIC)高于鈦,但8 w差異無統(tǒng)計學意義。⑺在去勢大鼠骨內(nèi),鉭表面成骨更活躍;4、8 w的BIC略高于鈦,但差異無統(tǒng)計學意義。結(jié)論:⑴試件通過直接接觸影響細胞行為,鉭、鈦表面固有特性(氧化層化學構(gòu)成)不同是后續(xù)實驗結(jié)果差異的原因。⑵鉭對NOR-和OVX-rBMSCs的生物相容性和骨誘導性更好。⑶鉭對NOR-rBMSCs更佳的骨誘導性與其表面對integrin?5?1/ERK1/2通路較強的激活相關。⑷鉭對OVX-rBMSCs更明顯的作用與其對BMP2/Smad1通路更有效的激活相關。⑸在正常和去勢大鼠骨內(nèi),鉭的骨誘導性可能優(yōu)于鈦。
【學位單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R318.08;R782
【部分圖文】：

圖 1 試件的表面形貌。（A）鈦和（B）鉭試件表面的掃描電鏡圖片。Fig.1 Surface topography of substrates. SEM images of (A) Ti and (B) Ta surface.2 試件的表面粗糙度AFM 檢測顯示 Ti 試件的表面粗糙度（Ra）為 42.95±5.13 nm（圖 2A），Taa 為 42.87±2.35 nm（圖 2B），兩種試件的 Ra 無統(tǒng)計學差異。圖 2 試件的表面粗糙度。（A）鈦和（B）鉭試件表面的原子力顯微鏡圖片。Fig.2 Surface roughness of substrates. AFM images of (A) Ti and (B) Ta surface.TiTaA B

上海交通大學博士學位論文圖 1 試件的表面形貌。（A）鈦和（B）鉭試件表面的掃描電鏡圖片。Fig.1 Surface topography of substrates. SEM images of (A) Ti and (B) Ta surface.2 試件的表面粗糙度AFM 檢測顯示 Ti 試件的表面粗糙度（Ra）為 42.95±5.13 nm（圖 2A），Taa 為 42.87±2.35 nm（圖 2B），兩種試件的 Ra 無統(tǒng)計學差異。A B

表明為 TiO2, 衍射峰還出現(xiàn)在 455.30 eV/ 460.80 eV 和 456.92 eV/ 461.92 eV 附近（圖3C），表明為 TiO 和 Ti2O3。對于 Ta 試件，表面全譜衍射峰出現(xiàn)在 25.880 eV/ 27.765eV 附近（圖 3B），表明為 Ta2O5，衍射峰還出現(xiàn)在 20.591 eV/ 22.369 eV 附近（圖 3B），表明為金屬 Ta；在 5 nm 深度的高分辨譜中，衍射峰出現(xiàn)在 26.480 eV/ 28.441 eV 附TiTaA B
【參考文獻】

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本文編號：2864760