基于骨表面微观形貌参数nHA/PLA纤维膜制备及对rBMSCs成骨分化的影响

来源 :昆明医科大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:wing870202
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
[目的]基于前期课题组测量的不同性别、年龄以及骨状态的股骨头松质骨骨表面微观形貌参数为指导,以静电纺丝法制备聚乳酸(Polylactic Acid,PLA)复合纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite,nHA)纤维膜,旨在模拟不同骨表面微观形貌参数,研究大鼠骨髓间充质干细胞(rat bone mesenchymal stem cells,rBMSCs)在该表面上的增殖、铺展形态以及成骨分化的影响,从而明确骨表面微观形貌参数与细胞成骨分化的相关关系,寻找利于rBMSCs成骨分化的材料微观形貌参数,并为今后材料界面改性及表面修饰提供参数指导。[方法]1、纳米羟基磷灰石/聚乳酸纤维膜的制备、表征、参数测量将聚乳酸、纳米羟基磷灰石、N,N-二甲基甲酰胺(N,N-Dimethylformamide,DMF)、二氯甲烷以不同比例混合均匀,通过调整电纺丝参数:正负极电压、接受距离、接收时间、推注速度,制备不同直径参数的nHA/PLA纤维膜。利用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)对干燥后的纤维膜样品进行图像表征,并随机选取20根纤维进行直径测量;X射线光电子能谱分析纤维膜表面元素组成;水接触角测量材料的亲水性。2、纳米羟基磷灰石/聚乳酸纤维膜的筛选通过调整电纺丝参数:电压16-24kv,接受距离12-18cm,推注速度0.2mm/min和0.3mm/min,接受时间1-2h,制作具有不同纤维直径参数的nHA/聚乳酸纤维膜,筛选纤维直径区间在100nm-1300nm中的纤维膜,分别选取相对直径值为:粗直径:A1 组(900-1300nm)、中直径:A2 组(500-900nm)、细直径:A3组(100-500nm)作为形貌组进行研究;分组具体参数为A1组:纤维直径1153±151nm,A2 组:纤维直径 652±127nm,A3 组:纤维直径 271±116nm。3、不同纤维直径nHA/PLA纤维膜上rBMSCs增殖、形态与成骨分化检测在形貌组nHA/PLA纳米纤维膜上培养适宜的P5-P7代rBMSCs,分别在A1组(纤维直径1153±151nm),A2组(纤维直径652±127nm),A3组(纤维直径271±116nm)以及Ctrl组(空白对照培养板组),SEM观察rBMSCs在不同纤维直径参数下纤维膜上的生长、铺展以及形态,CCK-8试剂盒检测rBMSCs的增殖情况,qRT-PCR检测碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,ALP)、骨 钙 蛋 白(osteocalcin,OCN)、以 及Runx2(runt-related transcription factor 2)mRNA 的表达,观察纤维膜的生物相容性以及不同直径参数纤维膜对rBMSCs成骨分化的影响。[结果]1、股骨头松质骨骨表面微观形貌参数选取结果通过课题组前期建立的对股骨头松质骨骨表面微观形貌的表征与参数提取分析方法,扩大样本量对24例股骨头样本进行测量,对骨质疏松病人股骨头进行分区分为:正常区,骨质减少区,骨质疏松区并进行测量分析,测得正常区中年男性/女性矿化胶原束直径在600-900nm区间,而骨质减少区,骨质疏松区平均纤维直径在1200nm左右,纤维直径变化从正常区,骨质减少区,骨质疏松区呈逐渐增大趋势;而我们前期研究的纤维直径为通过查阅文献获得的细胞外基质胶原纤维直径参数,直径为100-500nm,为了具体比较三者,我们选取100-500nm、500-900nm、900-1300nm纤维直径参数作为比较研究对象。2、静电纺丝制备nHA/PLA纤维膜与纤维膜筛选通过调整静电纺丝电压(16kv-24kv);接收距离(12cm-18cm);接收时间(1h-2h);推注速度(0.2mm/min-0.3mm/min)获得了纤维直径在 10Onm-1300nm区间内的不同纤维形貌的聚乳酸/纳米羟基磷灰石纤维膜。从中筛选出以下电纺参数中可纺性较佳且纤维均匀,直径呈梯度分布的随机纤维形貌的纤维膜:A1 组:直径 11 53±151nm(电纺丝参数·:15cm,24kv,1h,0.2mm/min);A2 组:直径 652±127nm(电纺丝参数:12cm,24kv,2h,0.3mm/min);A3 组:直径 271±116nm(电纺丝参数:15cm,24kv,2h,0.3mm/min)。3、SEM电镜下观察细胞在纤维膜的铺展情况、CCK-8观察细胞在纤维膜上的增殖情况,qRT-PCR检测细胞成骨分化情况SEM电镜下观察细胞在纤维膜的铺展情况显示,在A2组(652±127nm)纤维直径的nHA/PLA纤维膜上,rBMSCs面积较大,呈不规则梭型,且细胞与纤维之间黏连嵌入,结合紧密,细胞伪足更多。A3组同样显示出相似的细胞铺展形态情况,A1组细胞铺展面积大小不如A2、A3组。CCK-8增殖实验显示,第1,3,5天,普通培养板对照组、A2组(652±127nm)、A3组(271±116nm)均优于A1组(1153±151nm),差异具有统计学意义(P<0.05),三组间对比,普通培养板对照组优于A2、A3组,差异具有统计学意义(P<0.05),A2、A3组两组间对比,A2组优于A3组,差异无统计学意义(P>0.05);第7,9天,对照组优于A2、A3组,差异具有统计学意义(P<0.05),A2组优于A3组,差异具有统计学意义(P<0.05);成骨分化检测显示:A2组显示出优秀的成骨诱导能力,其中ALP、Runx2、OCN的qRT-PCR检测情况显示,其表达均优于A1、A3组。[结论]1、通过调节电纺参数为(15cm,24kv,1h,0.2mm/min)、(12cm,24kv,2h,0.3mm/min)、(15cm,24kv,2h,0.3mm/min)可制备直径分别为1153±151nm、652±127nm、271 ±116nm 的 nHA/PLA 纤维膜,制作的纤维膜为随机取向纤维,且纤维膜上附着纳米羟基磷灰石,具有更佳的生物相容性,与骨细胞外基质中胶原纤维网状结构类似。2、纤维膜直径参数变化能影响rBMSCs形态、黏附,其中A2组(直径652±127nm)的纤维膜上,细胞呈集落铺展,生长较佳,呈不规则梭型,且与纤维之间黏连嵌入,细胞伪足更多。3、相比 A1 组(直径 1153±151nm)、A3 组(直径 271±116nm),A2组(直径652±127nm)上细胞的增殖情况更佳。4、成骨分化检测显示,652±127nm纤维直径参数的纤维膜具有更佳成骨诱导能力,证明纤维膜形貌中直径参数的变化能够影响rBMSCs的成骨分化。
其他文献
背景及目的:非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是目前世界上最常见的与代谢综合征以及心血管疾病密切相关的慢性肝损伤疾病之一。最近有研究证明了CK-18可能与冠心病(CAD)有关。本研
随着人类工业化进程的加快,人类对能源的需求也在不断的加大。传统的化石能源已经不能够负担人类对能源的需求。众所周知,传统的化石能源不仅资源有限,而且在转化成能源的过
混凝土作为一种典型的准脆性材料,其内部存在微裂缝,这种微裂缝对拉应力十分敏感,破坏过程中会表现出明显的应变软化。目前存在的描述混凝土行为的模型中,微平面模型能够通过
作为一种新型非金属半导体光催化材料,g-C3N4具有合适的禁带宽度和价导带位置,优良的物理和化学稳定性,制备原料来源丰富且廉价易得,制备方法简单易操作等优点。自2009年王心
目的:通过回顾性分析泰山医学院附属医院神经外科使用Solitaire AB支架辅助弹簧圈栓塞技术治疗颅内宽颈动脉瘤的病例资料,总结该项技术的手术方法、操作要点、围手术期处理,
目前,矿井突水灾害作为严重影响煤矿安全高效生产与开采的重大灾害之一,造成的人员伤亡和直接经济损失位居各类地质灾害前列。为研究导水裂隙带内破碎岩体渗流致灾机理,本文
钢材作为一种重要的建筑材料被广泛应用于高层建筑、大跨结构以及工业厂房之中。腐蚀作为建筑用钢的主要灾害之一,如何对腐蚀后钢构件以及结构的剩余承载力及变形性能作以科
SiCf/SiC复合材料中纤维/基体间的界面对复合材料的性能起着重要的作用,界面的设计与制备已成为SiCf/SiC复合材料制备工艺中的重点研究方向。目前,SiCf/SiC复合材料的界面主
随着《交通强国建设纲要》的推进,高速铁路步入大发展时代,这就对铁路信号设备提出了新的要求。轨道电路是铁路信号系统的基础设备之一,其不仅是联锁中的重要一环,还是列车与
[目的]本实验首先优选出D-半乳糖联合Aβ25-35诱导的AD树鼩模型,研究源自三七药物的人参皂苷Rg1对AD的治疗机制。进一步丰富了 AD实验动物模型,并为滇产三七药物开发应用提供