發(fā)布時(shí)間：2017-06-23 20:04

  本文關(guān)鍵詞：納米氧化鋯骨組織工程支架的性能優(yōu)化及體內(nèi)成骨研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：研究背景：口腔頜面部常因腫瘤、外傷、先天性缺陷或其他因素導(dǎo)致下頜骨缺損,從而造成不可恢復(fù)的面部畸形和功能障礙,以至于患者的身體和心理健康受到不同程度的傷害,引發(fā)焦慮和緊張不安的情緒,與人溝通發(fā)生障礙。骨移植術(shù)是治療骨缺損的重要手段,其中自體骨移植一直被認(rèn)為是骨缺損修復(fù)治療的“金標(biāo)準(zhǔn)”,在其移植3-6個(gè)月之后便可以基本完成骨缺損修復(fù),具有較高的治愈率。但自體骨來(lái)源極為有限,在取材時(shí)易造成取骨部位二次創(chuàng)傷,使病人痛苦增加,治療時(shí)間增長(zhǎng),甚至出現(xiàn)并發(fā)癥,且不能用于修復(fù)大面積骨缺損；同種異體骨、異種骨、脫鈣骨基質(zhì)等外源骨存在來(lái)源困難、免疫排斥反應(yīng)、倫理問題以及感染潛在的病原體(如HIV病毒、肝炎病毒)等不足。近二十年來(lái),組織工程學(xué)的研究和發(fā)展為骨組織缺損修復(fù)的方法提供了新的發(fā)展思路。將具有多向分化潛力的種子細(xì)胞在體外培養(yǎng)增殖到一定數(shù)量后接種到人工支架材料上,再將此細(xì)胞支架復(fù)合物移植到體內(nèi),最終達(dá)到重建或修復(fù)組織及器官缺失；這一概念的提出為骨組織缺損帶來(lái)了新的福音,在解決口腔頜面部骨缺損中顯示出良好的發(fā)展前景。骨組織再生工程的發(fā)展基于我們對(duì)生物骨、干細(xì)胞生物學(xué)和組織工程技術(shù)的了解。骨組織工程原理包括支架材料、種子細(xì)胞和成骨因子三個(gè)方面。支架材料與種子細(xì)胞共同構(gòu)成骨組織工程的核心——三維空間復(fù)合體。支架材料在骨缺損部位搭建了一個(gè)有利于種子細(xì)胞附著、生長(zhǎng)、增殖以及分化的空間結(jié)構(gòu),同時(shí)支架的多孔仿生結(jié)構(gòu)能模擬人體骨的三維結(jié)構(gòu),使人體骨細(xì)胞能夠順利進(jìn)入支架內(nèi)生長(zhǎng),滿足新生骨以及新生血管在其中生長(zhǎng)再生的特定微環(huán)境的要求,并能結(jié)合生長(zhǎng)因子調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)分化,最終恢復(fù)骨缺損區(qū)的形態(tài)和功能。同時(shí),支架應(yīng)保證具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,在骨缺損完全修復(fù)前支架能夠起到良好的穩(wěn)定支撐作用,維持缺損部位正常的生理運(yùn)動(dòng)。目前,臨床上用于骨組織工程的骨替代物支架材料包括同種異體骨、異種骨和人工合成骨等,各種材料都有自己的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)。自體骨、同種異體骨、異種骨最主要的應(yīng)用限制就是來(lái)源有限,不能滿足臨床骨缺損修復(fù)的需求。因此研究具有優(yōu)異的生物相容性及一定的機(jī)械強(qiáng)度的理想的人工骨替代物支架材料是目前骨組織工程研究的一個(gè)熱點(diǎn),常見的材料包括磷酸三鈣、羥基磷灰石、氧化鋁、氧化鋯以及生物玻璃等。氧化鋯陶瓷,被稱為陶瓷鋼,結(jié)構(gòu)本身特有的相變效應(yīng),無(wú)細(xì)胞毒性、不釋放有害物質(zhì),能在體內(nèi)穩(wěn)定存在,機(jī)械性能優(yōu)良(壓縮強(qiáng)度最高可達(dá)2000 MPa,抗彎強(qiáng)度可超過(guò)900 MPa,斷裂韌性約為7 MPa·m1/2),是目前公認(rèn)的最具發(fā)展的生物材料,已用于口腔全瓷修復(fù)以及人工髖關(guān)節(jié)替代物,將其引入骨組織工程,構(gòu)建三維聯(lián)通多孔氧化鋯支架,能表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái),隨著骨組織工程的研究進(jìn)展,多孔陶瓷因具備可調(diào)的孔隙率、氣孔形狀、孔徑、三維聯(lián)通結(jié)構(gòu)以及一定的機(jī)械強(qiáng)度等特點(diǎn)而越來(lái)越受到關(guān)注。采用制備多孔陶瓷的方法制備出具有優(yōu)良的生物相容性和一定的機(jī)械性能的多孔支架成為骨組織工程支架研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。制備多孔陶瓷的方法有很多種,如顆粒堆積法、冷凍干燥法、模板復(fù)制法、溶膠凝膠法、靜電紡絲法等,其中Schwartzwalder和Somers發(fā)明的模板復(fù)制法最簡(jiǎn)單便捷,制備的多孔陶瓷孔隙率高達(dá)70%-90%,且具有三維聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)骨架和相互貫通氣孔結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)和性能上具有類似于自然骨,模擬了自然骨的生理形態(tài),能促進(jìn)細(xì)胞和組織向支架內(nèi)部生長(zhǎng)。該方法中將制備好的漿料均勻地涂覆在有機(jī)多孔模板上后去除多余的漿料,干燥后高溫?zé)Y(jié)去除模板,最終獲得具有多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷支架。模板復(fù)制法制取的多孔支架成品的影響因素包括：對(duì)模板的預(yù)處理、對(duì)浸漬漿料特性以及各種添加劑的作用的認(rèn)識(shí)、成型工藝的優(yōu)化及燒結(jié)程序的精準(zhǔn)設(shè)定等。采用酸或堿溶液對(duì)有機(jī)多孔模板進(jìn)行預(yù)處理可以有效的改善其與漿料之間的黏附性,增加了模板的掛漿量,保證了燒結(jié)過(guò)程坯體不易塌陷。漿料主要包括陶瓷粉料,溶劑和添加劑三種成分。為了獲得具有盡可能高的固相含量和較好的觸變性能的適合浸漬成型的漿料,必須加入一定量的添加劑。這些預(yù)處理均能提高最后成型的支架的機(jī)械性能,使其更適用于生物實(shí)驗(yàn)的體內(nèi)外研究。目的：采用堿溶液對(duì)聚氨酯模板進(jìn)行預(yù)處理,在漿料中添加一定量的分散劑,使其更適用于模板復(fù)制法制作過(guò)程,研制出機(jī)械性能提高的三維聯(lián)通納米氧化鋯骨組織工程支架,并將犬骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞接種在支架上,構(gòu)建支架細(xì)胞復(fù)合物,植入犬體內(nèi),進(jìn)行體內(nèi)成骨實(shí)驗(yàn)研究,評(píng)估該支架作為細(xì)胞載體是否能夠在體內(nèi)形成新骨以及血管再生,進(jìn)而評(píng)價(jià)其用于骨組織工程的可行性。方法：(1) 聚氨酯模板堿溶液預(yù)處理方式和漿料去除工藝標(biāo)準(zhǔn)化的研究使用氫氧化鈉堿溶液預(yù)處理聚氨酯模板不同的時(shí)間,通過(guò)掛漿量的比較以及SEM觀察其表面形貌判斷合適的處理時(shí)間。采用本實(shí)驗(yàn)室自行組裝的高速離心裝置,確定去除多余的漿料的時(shí)間。最后用氣槍處理模板表面的部分堵孔,防止?jié){料堵塞模板的孔洞,確定低溫烘干時(shí)間,最后使用高溫?zé)Y(jié)爐燒結(jié)成型支架。(2) 聚乙烯醇縮丁醛對(duì)納米氧化鋯支架機(jī)械強(qiáng)度的影響研究采用聚乙烯醇縮丁醛作為納米氧化鋯漿料制備時(shí)的分散劑,通過(guò)沉降實(shí)驗(yàn)、壓縮強(qiáng)度測(cè)試以及掃描電鏡觀察判斷PVB的最佳添加入量。并添加PVB后是否影響重復(fù)浸漬工藝制取的支架孔隙率及壓縮強(qiáng)度。浸泡介質(zhì)法測(cè)定氧化鋯支架的孔隙率,萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試其壓縮強(qiáng)度。(3) 犬骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞附著納米氧化鋯骨組織工程支架的體內(nèi)成骨研究抽取犬髂骨骨髓,采用全骨髓貼壁分離法分離骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs),培養(yǎng)傳代擴(kuò)增至P3代。將支架表面處理后接種犬骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞體外繼續(xù)培養(yǎng)3日。建立犬下頜骨缺損模型,接種犬骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的支架植入犬下頜骨缺損處,通過(guò)肉眼觀察、CT掃描以及組織磨片染色判斷其體內(nèi)成骨情況。結(jié)果：(1) 有機(jī)模板堿溶液預(yù)處理和漿料去除工藝標(biāo)準(zhǔn)化的研究2mol/L氫氧化鈉溶液處理聚氨酯模板的最適宜時(shí)間為常溫下處理8h。使用氫氧化鈉溶液對(duì)聚氨酯模板進(jìn)行預(yù)處理可以腐蝕其表面,增加表面粗糙度,邊緣銳利有所緩解,增加了漿料與模板之間的黏附性,提高了漿料的掛漿量,改善了掛漿效果。制作工藝標(biāo)準(zhǔn)化為：①2mol/L氫氧化鈉預(yù)處理聚氨酯模板8h,超聲清洗5min后烘干；②反復(fù)擠壓5次使?jié){料浸沒模板；③600r/min高速離心3s排出多余漿料,部分堵塞的孔隙可用氣槍輕輕吹通；④40℃真空干燥24h；⑤1360℃燒結(jié)3h。(2) 聚乙烯醇縮丁醛對(duì)納米氧化鋯支架機(jī)械強(qiáng)度的影響研究PVB的最適宜添加量為0.2wt%,添加PVB后能明顯改善氧化鋯漿料的穩(wěn)定性,縮短漿料的配制時(shí)間,提高實(shí)驗(yàn)效率,且支架的壓縮強(qiáng)度有明顯改善,初次浸漬后的支架強(qiáng)度可達(dá)到0.32±0.030 Mpa,比未添加時(shí)高兩倍以上。PVB加入分散體系后制備的支架表面微裂紋明顯減少,仍保持原有模板外觀結(jié)構(gòu),孔隙率高,具良好的三維聯(lián)通性,類似人骨松質(zhì)的天然微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)。添加PVB后的漿料重復(fù)循環(huán)浸漬能提高支架的壓縮強(qiáng)度且仍能有規(guī)律的調(diào)節(jié)支架的孔隙率。(3) 犬骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞附著納米氧化鋯骨組織工程支架的體內(nèi)成骨研究支架材料植入術(shù)后12周行大體標(biāo)本、三維CT重建以及組織磨片染色可發(fā)現(xiàn)支架材料可實(shí)現(xiàn)骨缺損的愈合。而空白組的骨缺損處不愈合,說(shuō)明該動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ统晒τ行�。且該模型的建立可操作性及重�?fù)性強(qiáng),可作為動(dòng)物下頜骨缺損的常用模型使用結(jié)論：(1) 使用堿溶液對(duì)聚氨酯模板預(yù)處理以及制作工藝標(biāo)準(zhǔn)化后可提高首次燒結(jié)成型支架的成功率,減少了塌坯現(xiàn)象的發(fā)生。(2) 漿料中添加PVB后可以改善納米氧化鋯支架的壓縮強(qiáng)度,使其更適宜用于體內(nèi)外生物實(shí)驗(yàn)研究。(3) 犬骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞附著納米氧化鋯多孔支架植入體內(nèi)后,可實(shí)現(xiàn)骨缺損的愈合,具有作為骨組織工程化骨的潛力。
【關(guān)鍵詞】：氧化鋯支架 模板復(fù)制法 聚乙烯醇縮丁醛 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞 骨組織工程
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R318.08
【目錄】：

• 摘要3-8
• Abstract8-15
• 前言15-20
• 第一章 聚氨酯模板堿溶液預(yù)處理方式和漿料去除工藝標(biāo)準(zhǔn)化的研究20-29
• 1. 研究目的20
• 2. 材料和方法20-22
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料、試劑和儀器20-21
• 2.1.1 主要材料和試劑21
• 2.1.2 主要儀器21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法21-22
• 2.2.1 聚氨酯模板堿溶液處理21
• 2.2.2 掛漿量測(cè)定用漿料準(zhǔn)備21-22
• 2.2.3 掛漿量的測(cè)定22
• 2.2.4 制作工藝標(biāo)準(zhǔn)化22
• 2.2.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析22
• 3. 結(jié)果22-25
• 3.1 堿溶液預(yù)處理時(shí)間與聚氨酯模板的改性22-24
• 3.2 堿溶液預(yù)處理后聚氨酯模板的實(shí)際應(yīng)用24-25
• 3.3 制作工藝標(biāo)準(zhǔn)化25
• 4. 討論25-28
• 5. 本章小結(jié)28-29
• 第二章 聚乙烯醇縮丁醛對(duì)納米氧化鋯支架機(jī)械強(qiáng)度的影響研究29-42
• 1. 研究目的29-30
• 2. 材料和方法30-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料、試劑和儀器30
• 2.1.1 主要材料和試劑30
• 2.1.2 主要儀器30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法30-32
• 2.2.1 聚氨酯模板堿溶液處理30-31
• 2.2.2 納米氧化鋯漿料的制備31
• 2.2.3 沉降實(shí)驗(yàn)31
• 2.2.4 納米氧化鋯支架的制作31
• 2.2.5 納米氧化鋯多孔支架的孔隙率及機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試31-32
• 2.2.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析32
• 3. 結(jié)果32-39
• 3.1 PVB的加入量對(duì)納米氧化鋯粉末分散效果的影響32-33
• 3.2 PVB添加后對(duì)納米氧化鋯漿料的制備的影響33
• 3.3 PVB含量不同的納米氧化鋯漿料制作的支架壓縮強(qiáng)度對(duì)比33-35
• 3.4 PVB含量不同的納米氧化鋯漿料制作的支架掃描電鏡觀察35
• 3.5 經(jīng)重復(fù)循環(huán)浸漬工藝制作的納米氧化鋯支架性能表征35-39
• 4. 討論39-41
• 5. 本章小結(jié)41-42
• 第三章 犬骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞附著三維聯(lián)通納米氧化鋯骨組織工程支架的體內(nèi)成骨研究42-54
• 1. 研究目的42
• 2. 材料和方法42-47
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料、試劑和儀器42-44
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物42
• 2.1.2 主要材料和試劑42-43
• 2.1.3 主要儀器43-44
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法44-47
• 2.2.1 犬骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的采集、培養(yǎng)以及擴(kuò)增44
• 2.2.2 不同孔隙率三維聯(lián)通納米氧化鋯支架的制備44-45
• 2.2.3 犬BMSCs接種三維聯(lián)通納米氧化鋯支架45
• 2.2.4 體內(nèi)實(shí)驗(yàn)45-47
• 3. 結(jié)果47-50
• 3.1 犬骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞體外培養(yǎng)47
• 3.2 犬BMSCs接種三維聯(lián)通納米氧化鋯支架47-48
• 3.3 術(shù)后實(shí)驗(yàn)動(dòng)物觀察48
• 3.4 術(shù)后CT掃描觀察48
• 3.5 大體組織觀察48-50
• 3.6 組織學(xué)觀察及形態(tài)計(jì)量學(xué)分析50
• 4. 討論50-53
• 5. 本章小結(jié)53-54
• 全文總結(jié)54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 文獻(xiàn)綜述58-67
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 中英文縮略詞對(duì)照表67-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文68-69
• 致謝69-71

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 蒲錫鵬,邱發(fā)貴,劉學(xué)建,黃莉萍;兩次離心掛漿工藝制備網(wǎng)眼多孔陶瓷[J];無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào);2005年06期

  本文關(guān)鍵詞：納米氧化鋯骨組織工程支架的性能優(yōu)化及體內(nèi)成骨研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：476122