本文關鍵詞：鈦納米管及其負載地塞米松的載藥系統(tǒng)對骨髓間充質(zhì)干細胞粘附、增殖及成骨分化的影響

  更多相關文章： 鈦納米管 骨髓間充質(zhì)干細胞 成骨分化 地塞米松

【摘要】：研究背景：鈦是一種骨科或牙科最常用的植入物生物材料。雖然其具有優(yōu)良的機械和生物學性能，但長期觀察表明，該類材料在體內(nèi)的骨整合速度和能力相對較差[1]。如何改善鈦的生物學性能，提高鈦與周圍組織的相容性，促進和加速骨整合已經(jīng)成為眾多學者研究的焦點。很多學者認為材料表面形態(tài)和結構是影響細胞附著和生長的一個最重要因素[2-4]。TiO2納米管由于具有高比表面積和有序的一維內(nèi)部結構，相對于光滑面純鈦而言，TiO2納米管更有利于骨髓間充質(zhì)干細胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)的成骨向分化[5]。但關于不同管徑TiO2納米管對細胞粘附、增殖及分化能力的影響尚存爭議[6-8]。MSCs是具有多向分化潛能的成體干細胞[9-10],如何高效誘導其成骨向分化一直以來是骨組織工程研究的熱點問題[11-17]。學者們普遍認為不同的培養(yǎng)基對MSCs成骨向分化的影響不同[13]，抗壞血酸、β-甘油磷酸鈉和地塞米松的聯(lián)合使用是體外誘導其成骨向分化的經(jīng)典方法[16]。TiO2納米管可以作為制備太陽能電池、制氫器及種植體的材料，還可以作為納米儲存器負載藥物[18-21]。 目的：1.研究不同管徑鈦納米管表面結構對體外培養(yǎng)SD大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞粘附、增殖及成骨向分化的影響；2.在不同培養(yǎng)基中，對比研究SD大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞在TiO2納米管表面的成骨向分化特點；3.構建負載地塞米松的鈦納米管載藥系統(tǒng)，并研究其對骨髓間充質(zhì)干細胞粘附、增殖及成骨向分化的影響。 方法：分離并擴增MSCs，成骨、成脂向誘導分化及流式細胞鑒定；陽極氧化法分別制備管徑30、70、100nm的TiO2納米管。1.掃描電鏡觀察管徑30、70、100nm的TiO2納米管表面形貌、接觸角測試材料表面親疏水性；MTT法檢測細胞在材料表面粘附及增殖情況，激光共聚焦顯微鏡觀察細胞在材料表面形貌。評價細胞在純鈦、管徑30、70、100nm的TiO2納米管表面成骨向分化過程中堿性磷酸酶活性變化特征及礦化情況。Real-time PCR檢測誘導14d后Runx2及OSX基因表達情況。2.使用4種培養(yǎng)體系：常規(guī)培養(yǎng)體系、抗壞血酸+β-甘油磷酸鈉培養(yǎng)體系、抗壞血酸+β-甘油磷酸鈉+1α,25-雙羥維生素D3培養(yǎng)體系、抗壞血酸+β-甘油磷酸鈉+地塞米松培養(yǎng)體系，分別在光滑面純鈦片，管徑30、70、100nm的TiO2納米管表面培養(yǎng)MSCs，3、7、14d后檢測堿性磷酸酶活性；21d后檢測鈣沉積量；14d后Real-timePCR檢測成骨相關基因Runx2及OSX的表達。3.采用滴加法在管徑30、70、100nm的TiO2納米管表面負載地塞米松；利用層層自組裝技術(layer-by-layer self-assembly technique,LBL)制備明膠/殼聚糖多層膜復合結構；使用掃描電鏡，接觸角測試及X射線熒光顯微鏡（X-Ray Fluorescence Spectrometer，XRF)檢測多層膜的構建。紫外分光光度計檢測其藥物釋放性能。激光共聚焦顯微鏡及掃描電鏡檢測骨髓間充質(zhì)干細胞在負載地塞米松的鈦納米管載藥系統(tǒng)表面培養(yǎng)24h的生長形態(tài)。MTT法檢測細胞在材料表面粘附及增殖情況。檢測細胞在純鈦、管徑30、70、100nm的TiO2納米管表面培養(yǎng)3、7、14d后堿性磷酸酶活性變化特征及培養(yǎng)21d后的礦化情況。Real-time PCR檢測培養(yǎng)7、14、21d的Runx2及OSX基因表達情況。 結果：分離獲得的MSCs具有成骨、成脂向分化的能力，CD29陽性細胞為99.65%，CD44陽性細胞為99.81%，CD45陽性細胞為1.42%；掃描電鏡(SEM)觀察各組材料表面管徑均達到設計要求。1.管徑為70nm的TiO2納米管材料表面親水性較好（P0.05）；MTT結果示70nm組MSCs的粘附、增殖均較其他組明顯增高（P0.05）；30nm組在成骨誘導7d后，堿性磷酸酶活性均高于其他組（P0.05）。30nm組在成骨誘導21d后表面礦化高于其他組（P0.05）。30nm組在成骨誘導14d后Runx2及OSX基因表達高于其余組（P0.05）。2.同一種TiO2納米管結構表面，抗壞血酸+β-甘油磷酸鈉+地塞米松組堿性磷酸酶活性(F=338.542,P=0.000)、鈣沉積量(F=417.012, P=0.000)及成骨相關轉(zhuǎn)錄因子Runx2(F=14.419,P=0.000)和OSX(F=42.011,P=0.000)的表達均較其他組高，差異具有統(tǒng)計學意義；同一種培養(yǎng)體系下，管徑30nm的TiO2納米管結構表面堿性磷酸酶活性(F=53.170,P=0.000)、鈣沉積量(F=264.268,P=0.000)及成骨相關轉(zhuǎn)錄因子Runx2(F=3.196,P=0.037)及OSX(F=5.895,P=0.003)的表達均較其他組高，，差異具有統(tǒng)計學意義。培養(yǎng)體系與材料結構有交互作用（堿性磷酸酶活性(F=6.322,P=0.000)、鈣沉積量（F=33.330,P=0.000)、OSX的表達量(F=2.825,P=0.015)），其中抗壞血酸+β-甘油磷酸鈉+地塞米松培養(yǎng)體系和管徑30nm的TiO2納米管結構是最佳組合。3.制備的負載地塞米松的TiO2納米管具備緩釋功能；激光共聚焦顯微鏡及掃描電鏡觀察到MSCs在負載地塞米松的TiO2納米管表面的粘附及鋪展狀態(tài)較好；MTT結果示負載地塞米松的TiO2納米管促進骨髓間充質(zhì)干細胞的粘附及增殖；負載地塞米松的TiO2納米管組在成骨誘導7d后，堿性磷酸酶活性均高于純鈦組（P0.05）。負載地塞米松的TiO2納米管組在成骨誘導21d后表面礦化高于純鈦組（P0.05）。負載地塞米松的TiO2納米管組在成骨誘導14d后Runx2及OSX基因表達高于純鈦組（P0.05）。 結論：1.與光滑面純鈦相比，不同管徑的TiO2納米管對MSCs的作用各不相同，MSCs在管徑70nm的TiO2納米管表面增殖能力和粘附性較好，但在管徑30nm的TiO2納米管表面的成骨向分化能力較強；2. MSCs的成骨向分化與材料的表面結構和誘導藥物的化學刺激相關。在相同的TiO2納米管結構表面，MSCs在抗壞血酸+β-甘油磷酸鈉+地塞米松培養(yǎng)體系下成骨向分化能力較好；在相同培養(yǎng)體系下，管徑30nm的TiO2納米管結構更有利于MSCs的成骨向分化；抗壞血酸+β-甘油磷酸鈉+地塞米松培養(yǎng)體系和管徑30nm的TiO2納米管結構的組合條件最有利于MSCs的成骨向分化；3.制備的負載地塞米松的鈦納米管系統(tǒng)具備緩釋功能，能促進MSCs的粘附、增殖及成骨向分化。
【關鍵詞】：鈦納米管 骨髓間充質(zhì)干細胞 成骨分化 地塞米松
【學位授予單位】：重慶醫(yī)科大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R783.1
【目錄】：

• 英漢縮略語名詞對照5-7
• 摘要7-11
• ABSTRACT11-17
• 前言17-20
• 第一部分 不同管徑鈦納米管對大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞增殖及成骨分化的影響的實驗研究20-40
• 1 材料與方法20-29
• 2 結果29-37
• 3 討論與結論37-40
• 第二部分 鈦納米管及不同化學誘導條件對骨髓間充質(zhì)干細胞成骨向分化的影響的實驗研究40-48
• 1 材料與方法40-42
• 2 結果42-45
• 3 討論與結論45-48
• 第三部分 負載地塞米松的鈦納米管對骨髓間充質(zhì)干細胞粘附、增殖及成骨向分化的影響的實驗研究48-69
• 1 材料與方法48-53
• 2 結果53-64
• 3 討論與結論64-69
• 全文總結69-71
• 參考文獻71-79
• 文獻綜述79-92
• 參考文獻86-92
• 致謝92-93
• 攻讀碩士研究生期間發(fā)表論文及學術交流情況93-94

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 關林波;但衛(wèi)華;曾睿;米貞健;林海;但年華;陳馳;曲健健;葉易春;;明膠及其在生物材料中的應用[J];材料導報;2006年S2期

2 羅華麗;魯在君;;殼聚糖作為藥物緩釋載體的研究進展[J];高分子通報;2006年07期

3 曹馨;于衛(wèi)強;張富強;;鈦納米管表面RGD修飾工藝的初步研究[J];口腔醫(yī)學研究;2011年04期

本文編號：537555