本文關(guān)鍵詞：低強(qiáng)度流體剪切力—材料表面化學(xué)共刺激對(duì)成骨細(xì)胞增殖和分化的影響

  更多相關(guān)文章： 骨組織工程 流體剪切力 化學(xué)基團(tuán) 成骨細(xì)胞 響應(yīng)程度

【摘要】：種子細(xì)胞是骨組織工程重要組成部分。調(diào)節(jié)種子細(xì)胞生理功能增強(qiáng)生骨能力至關(guān)重要。細(xì)胞的生理功能受外界微環(huán)境的影響，包括物理微環(huán)境和化學(xué)微環(huán)境，且物理微環(huán)境和化學(xué)微環(huán)境同時(shí)存在，共同作用，調(diào)控細(xì)胞功能。了解細(xì)胞微環(huán)境，尤其是多種細(xì)胞微環(huán)境共同作用，調(diào)控細(xì)胞生理功能的基本規(guī)律及其機(jī)制對(duì)于合理地人工設(shè)計(jì)和調(diào)控細(xì)胞微環(huán)境，實(shí)現(xiàn)骨組織工程策略有重要的指導(dǎo)作用。本研究旨在考察流體剪應(yīng)力和基底化學(xué)共同作用對(duì)成骨細(xì)胞行為的影響，并探討可能的影響機(jī)制。 對(duì)骨組織而言，流體剪切力是骨系細(xì)胞物理微環(huán)境中一種重要的機(jī)械刺激，能通過(guò)力轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑將力信號(hào)轉(zhuǎn)換成化學(xué)信號(hào)，激活多種信號(hào)通路并有效促進(jìn)骨生成。細(xì)胞骨架和細(xì)胞粘附是實(shí)現(xiàn)力轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要組件。另一方面，骨組織工程支架作為一種人工胞外基質(zhì)，在為細(xì)胞提供物理支撐的同時(shí)為細(xì)胞提供必要的化學(xué)微環(huán)境。有研究表明，支架材料的化學(xué)性質(zhì)可通過(guò)調(diào)節(jié)骨系細(xì)胞粘附、形態(tài)、遷移等細(xì)胞行為而改變其生理功能。據(jù)此，我們假設(shè)，基底化學(xué)特性可影響骨系細(xì)胞對(duì)流體剪切力的響應(yīng)，繼而調(diào)節(jié)骨生成。 為驗(yàn)證我們的假設(shè)并探明流體剪應(yīng)力-基底化學(xué)對(duì)骨系細(xì)胞的影響規(guī)律，，本研究開展了以下主要工作： ①制備帶有不同化學(xué)基團(tuán)的材料表面：利用自組裝單分子層（Self-assemblymonolayer, SAM）技術(shù)在載玻片表面接枝不同的化學(xué)基團(tuán)（-OH, NH_2， CH_3），同時(shí)，以空白載玻片作為對(duì)照基底，并采用靜態(tài)水接觸角驗(yàn)證了各SAM的基底化學(xué)性質(zhì)。 ②對(duì)成骨細(xì)胞施加剪切力刺激：將體外培養(yǎng)的原代SD大鼠成骨細(xì)胞分別接種于不同基底化學(xué)表面，待細(xì)胞完全融合后，借助于平行平板流動(dòng)腔裝置對(duì)成骨細(xì)胞施加大小為5dyn/cm~2剪切力刺激，作用時(shí)間分別為1h或0h，并記為FSS~+組（實(shí)驗(yàn)組）和FSS-組。 ③評(píng)價(jià)細(xì)胞生理功能：FSS作用后，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行繼續(xù)培養(yǎng)，在不同的培養(yǎng)階段，分別利用流式細(xì)胞儀、堿性磷酸酶試劑盒、免疫熒光技術(shù)、Western blot等實(shí)驗(yàn)方法分別考察FSS-組和FSS~+組成骨細(xì)胞的增殖、堿性磷酸酶活性、細(xì)胞骨架F-actin組裝和黏著斑分布以及胞外基質(zhì)蛋白（纖連蛋白和Ⅰ型膠原）的含量變化。 主要研究結(jié)果和結(jié)論是： ①低強(qiáng)度FSS促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖并抑制其早期分化；改變細(xì)胞形態(tài)與黏著斑分布；對(duì)培養(yǎng)初期基底上的胞外基質(zhì)蛋白含量有明顯的影響，但隨著細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，影響逐漸消失。 ②5dyn/cm~2FSS對(duì)成骨細(xì)胞生理功能的影響受材料表面化學(xué)調(diào)節(jié)。5dyn/cm~2FSS作用后，OH表面和Blank表面S期細(xì)胞比例的增長(zhǎng)率明顯高于CH_3表面和NH_2表面；ALP活性下降率遵循OH Blank≈CH_3 NH_2的規(guī)律；各基底胞外基質(zhì)蛋白含量的增長(zhǎng)率呈相似的變化規(guī)律�？傊�，OH表面、CH_3表面以及Blank表面的成骨細(xì)胞對(duì)5dyn/cm~2FSS的響應(yīng)程度強(qiáng)于NH_2表面細(xì)胞。 ③細(xì)胞形態(tài)和黏著斑可能是這種差異性響應(yīng)的內(nèi)在原因。FSS作用前，成骨細(xì)胞在NH_2表面上鋪展充分，形成的黏著斑體積較大，5dyn/cm~2低強(qiáng)度FSS刺激可能不足以使NH_2表面成骨細(xì)胞產(chǎn)生明顯的響應(yīng)。FSS作用后，NH_2表面細(xì)胞的細(xì)胞骨架和黏著斑無(wú)明顯變化，而OH表面和CH_3表面細(xì)胞有明顯變化。此結(jié)果提示，基底化學(xué)通過(guò)影響細(xì)胞骨架和粘附來(lái)調(diào)控成骨細(xì)胞對(duì)FSS的響應(yīng)敏感性。 ④低強(qiáng)度FSS作用下成骨細(xì)胞的Fn和COL I表達(dá)量具有化學(xué)依賴性：CH_3表面的Fn和COL I分泌量增大；OH表面的Fn增大而COL I含量降低；NH_2表面的Fn和COL I含量無(wú)明顯變化。 ⑤雖然F-actin組裝和粘著斑形成顯示OH表面細(xì)胞對(duì)低強(qiáng)度FSS的響應(yīng)較高，但是其COL I含量卻較低，這可能與OH表面極度親水性而限制了成骨細(xì)胞胞外基質(zhì)的組裝有關(guān)。因此，在骨組織材料表面設(shè)計(jì)中還需充分考慮材料表面性質(zhì)對(duì)細(xì)胞胞外基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)組裝的影響。
【關(guān)鍵詞】：骨組織工程 流體剪切力 化學(xué)基團(tuán) 成骨細(xì)胞 響應(yīng)程度
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R318.08
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 主要縮略詞10-11
• 1 緒論11-16
• 1.1 問(wèn)題的提出及研究意義11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 機(jī)械刺激對(duì)成骨細(xì)胞影響的研究進(jìn)展11-13
• 1.2.2 化學(xué)刺激對(duì)成骨細(xì)胞的影響13-15
• 1.3 研究目的和研究?jī)?nèi)容15-16
• 2 自組裝單分子層材料的制備16-21
• 2.1 引言16-17
• 2.2 自組裝單分子層玻璃表面的制備17-18
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料17
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法17-18
• 2.3 結(jié)果分析與討論18-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 3 成骨細(xì)胞分離、培養(yǎng)及鑒定21-26
• 3.1 引言21
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分21-24
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料21-22
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法22-24
• 3.3 結(jié)果分析與討論24-25
• 3.3.1 成骨細(xì)胞形態(tài)觀察24
• 3.3.2 茜素紅染色24-25
• 3.4 本章小結(jié)25-26
• 4 FSS 對(duì)不同基底上成骨細(xì)胞增殖、早期分化的影響26-35
• 4.1 引言26-28
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分28-30
• 4.2.1 FSS 的施加28-29
• 4.2.2 細(xì)胞周期檢測(cè)29-30
• 4.2.3 細(xì)胞 ALP 活性檢測(cè)30
• 4.3 數(shù)據(jù)處理30-31
• 4.4 結(jié)果分析與討論31-34
• 4.4.1 低強(qiáng)度 FSS 促進(jìn)成骨細(xì)胞生長(zhǎng)且具有基底化學(xué)特異性31-33
• 4.4.2 低強(qiáng)度 FSS 抑制成骨細(xì)胞早期分化且具有基底化學(xué)特異性33-34
• 4.5 本章小結(jié)34-35
• 5 低強(qiáng)度 FSS 對(duì)不同基底上成骨細(xì)胞細(xì)胞形態(tài)和黏著斑的影響35-41
• 5.1 引言35
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分35-36
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料35-36
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)方法36
• 5.3 結(jié)果與分析36-40
• 5.3.1 免疫熒光染色結(jié)果分析36-38
• 5.3.2 細(xì)胞骨架在細(xì)胞對(duì) FSS 刺激響應(yīng)程度調(diào)節(jié)中的作用38-39
• 5.3.3 細(xì)胞骨架與黏著斑在 FSS 力轉(zhuǎn)導(dǎo)中的關(guān)聯(lián)39
• 5.3.4 細(xì)胞形態(tài)和黏著斑在細(xì)胞對(duì) FSS 刺激響應(yīng)程度調(diào)節(jié)中的作用39-40
• 5.4 本章小結(jié)40-41
• 6 低強(qiáng)度 FSS 對(duì)不同基底上成骨細(xì)胞胞外基質(zhì)表達(dá)與組裝的影響41-52
• 6.1 前言41-42
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分42-44
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)材料42-43
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)方法43-44
• 6.3 數(shù)據(jù)處理44
• 6.4 結(jié)果與分析44-50
• 6.4.1 Fn 蛋白的 Western blot 檢測(cè)結(jié)果44-47
• 6.4.2 COL I 蛋白的 Western blot 檢測(cè)結(jié)果47-49
• 6.4.3 關(guān)于 FSS 作用下成骨細(xì)胞胞外基質(zhì)蛋白 Fn 和 COL I 含量變化的分析49-50
• 6.5 本章小結(jié)50-52
• 7 結(jié)論及后續(xù)工作建議52-54
• 7.1 結(jié)論52-53
• 7.2 后續(xù)工作建議53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-63
• 附錄63

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：633173