本文關(guān)鍵詞： 骨組織工程 間充質(zhì)干細胞 等離子體聚合 納米銀 殼聚糖　出處：《清華大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：本論文研究工作圍繞骨組織工程中材料與細胞、材料與生長因子之間的相互關(guān)系開展,重點研究了材料性質(zhì)對間充質(zhì)干細胞成骨分化的影響以及載BMP-2多肽的殼聚糖基骨修復材料。采用等離子體聚合的方法,分別以烯丙基胺(AAm)、丙烯酸(AAc)、1,7-辛二烯(OD)和乙醇(ET)為單體,制備了分別富含氨基( NH2)、羧基( COOH)、甲基( CH3)和羥基( OH)的表面。研究了體外培養(yǎng)在這些表面上的脂肪干細胞(hASCs)的行為,尤其是干細胞的成骨分化。在此基礎(chǔ)上,通過控制等離子體聚合過程中1,7-辛二烯(OD)和烯丙基胺(AAm)的用量,制備并表征了氨基含量逐漸變化的化學梯度表面,探索等離子體聚合改性表面影響脂肪干細胞分化的相關(guān)機理。結(jié)果表明,氨基表面能促進hASCs的貼附、鋪展、增殖以及成骨分化。其可能的機理是表面化學性質(zhì)通過與血清蛋白作用來影響hASCs的行為,而不是直接與細胞相互作用,ERK1/2可能是涉及表面化學性質(zhì)影響干細胞分化的信號通路。制備了直徑約為30 nm的單分散納米銀粒子,并研究了不同濃度納米銀(0、10、50和100μg/m L)對人間充質(zhì)干細胞(hMSCs)成骨分化的影響。存在于hMSCs中的納米銀不影響其細胞周期、堿性磷酸酶(ALP)活性、骨鈣素(OC)基因表達、骨橋蛋白(OPN)表達以及體外礦化鈣結(jié)節(jié)的形成,表明納米銀不影響hMSCs的成骨分化能力。這些結(jié)果為納米銀在骨組織工程中的應用,尤其是作為抗菌劑加入骨組織工程支架/植入物的應用提供積極的參考意義。在殼聚糖基骨修復材料載BMP-2多肽研究中,先通過2-亞氨基硫烷鹽酸鹽對殼聚糖進行巰基改性。然后將巰基化殼聚糖與末端為半胱氨酸的BMP-2多肽P24反應,制備接枝多肽的殼聚糖(CS-P24),再與羥基磷灰石粉(HA)復合,制備CS-P24/HA復合支架。同時將制備所得水溶性巰基化殼聚糖(CS-TBA)與β-甘油磷酸鈉(β-GP)和羥基磷灰石(HA)復合,制備CS-TBA/β-GP/HA溫敏性凝膠體系。巰基化殼聚糖凝膠體系具有多孔結(jié)構(gòu),羥基磷灰石均勻分布其中;具有合適的降解速率以及較低的細胞毒性;由于巰基化凝膠體系中的巰基與BMP-2多肽P24中的巰基發(fā)生反應,可以減緩BMP-2多肽的釋放。
[Abstract]:This paper focuses on the relationship between materials and cells, materials and growth factors in bone tissue engineering. The effects of material properties on osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells and chitosan based bone repair materials loaded with BMP-2 polypeptide were studied. The surfaces rich in amino groups (NH _ 2H _ 2, C _ 2O _ 3, methyl (Ch _ 3) and hydroxyl) were prepared. The behavior of adipose stem cells cultured on these surfaces in vitro, especially the osteogenic differentiation of stem cells, was studied. A chemically gradient surface with a gradual change in amino content was prepared and characterized by controlling the amount of 1-octylenedienediol (ODO) and allylamine (Aam) in plasma polymerization. The effects of plasma polymerization on the differentiation of adipose stem cells were investigated. The results showed that the surface of amino group could promote the adhesion and spread of hASCs. Proliferation and osteogenic differentiation. The possible mechanism is that surface chemical properties affect the behavior of hASCs by interacting with serum proteins. Instead of interacting directly with cells, ERK1 / 2 may be a signaling pathway involving surface chemical properties affecting stem cell differentiation. Monodisperse silver nanoparticles, about 30 nm in diameter, have been prepared. The effects of different concentrations of nano-silver on osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells (hMSCs) were studied. The cell cycle, alkaline phosphatase (ALP) activity and osteocalcin (OC) gene expression were not affected by the presence of nano-silver in hMSCs. The expression of osteopontin (OPN) and the formation of mineralized calcium nodules in vitro indicate that nano-silver does not affect the osteogenic differentiation ability of hMSCs. These results are the application of nano-silver in bone tissue engineering. Especially the application of bone tissue engineering scaffolds / implants as antimicrobial agents provides a positive reference for the study of chitosan based bone repair materials loaded with BMP-2 peptides. The chitosan was modified by 2-iminositane hydrochloride, and then the thioglycolated chitosan reacted with the BMP-2 polypeptide P24 with cysteine terminus to prepare the graft polypeptide, CS-P24N, which was then compounded with hydroxyapatite powder. CS-P24/HA composite scaffolds were prepared. CS-TBA / 尾 -GPHA thermosensitive gel system was prepared by compounding CS-TBA with 尾 -glycerophosphate (尾 -GPN) and hydroxyapatite (HA). The mercaptochitosan gel system had porous structure. Hydroxyapatite is homogeneously distributed among them; it has suitable degradation rate and low cytotoxicity. The release of BMP-2 peptide can be slowed down by the reaction between thiol group and sulfhydryl group in BMP-2 polypeptide P24.
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R318.08;R68

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本文編號：1526027