【摘 要】
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目的:可降解铁基合金材料因其高强度和可降解性而成为生物材料领域的研究热点。Fe-30Mn-0.6N是由中科院金属研究所研发的一种新型铁基降解合金材料。本研究拟阐明Fe-30Mn-0.6N合金在动物体内对软骨细胞自噬活性的影响,并探究Fe-30Mn-0.6N合金的优良的生物学性能以及降解性能,为其在生物材料领域的应用提供理论基础。研究方法:Fe-30Mn-0.6N合金和Ti-6Al-4V合金是由中科
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目的:可降解铁基合金材料因其高强度和可降解性而成为生物材料领域的研究热点。Fe-30Mn-0.6N是由中科院金属研究所研发的一种新型铁基降解合金材料。本研究拟阐明Fe-30Mn-0.6N合金在动物体内对软骨细胞自噬活性的影响,并探究Fe-30Mn-0.6N合金的优良的生物学性能以及降解性能,为其在生物材料领域的应用提供理论基础。研究方法:Fe-30Mn-0.6N合金和Ti-6Al-4V合金是由中科院金属研究所医用金属材料研究室制备。Ti-6Al-4V合金作为对照。体内实验中将18只健康清洁级新西兰白兔,分为2组:Ti-6Al-4V合金植入组、Fe-30Mn-0.6N合金植入组。合金材料植入部位:兔股骨远端膝关节软骨及软骨下骨内。实验于植入后2W、4W和8W对兔进行安乐死。选择LC3-II作为检测软骨细胞自噬的标志物测定合金植入部位的自噬活性改变。在体外实验中,利用不同浓度Fe30Mn0.6N浸提液研究了它对软骨细胞beclin-1和LC3-II等标记蛋白表达的影响。此外通过免疫印记的方法测定PI3K-AKT-m TOR信号通路相关蛋白,以此来判断该通路是否参与了由铁合金浸提液引起的自噬上调的过程。结果:1、体内实验中Fe-30Mn-0.6N合金展现了良好的降解性能。植入兔膝关节软骨内2,4,8周后的Fe-30Mn-0.6N合金与对照组相比,植入金属棒的截面面积明显降低（P＜0.05）,显示了良好的可降解性能,并且对其表面的扫描电镜结果也证明了降解的发生,此外利用能量色散能谱法对降解合金表面的元素分析,发现铁基合金的表面有较多的金属氧化物生成以及有机物质附着。2、对铁基合金周围的软骨细胞进行观察,无明显的坏死以及凋亡发生,无炎性浸润以及感染。另一方面,铁合金的植入提高了软骨细胞自噬的活性,铁植入部位的软骨细胞LC3-II表达比同组钛合金的高（P＜0.05）。3、体外试验中不同浓度的铁合金浸提液提高了软骨细胞的自噬活性,与空白对照组相比,浸提液处理过的软骨细胞平均光密度值明显升高（P＜0.05）,其中30%浓度的浸提液中软骨细胞LC3-II表达最多。透射电镜扫描的结果显示:Fe-30Mn-0.6N合金浸提液自噬小体的数目比对照组的高（P＜0.05）,4、PI3K-AKT-m TOR信号通路参与了软骨细胞自噬的调控。研究结论:新型生物可降解合金材料Fe-30Mn-0.6N合金具有良好的组织相容性和可降解性,在生物材料领域可能有一定的应用前景。
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