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以新型组织工程材料构建组织工程骨及体内成骨的初步研究

李晓莉  
【摘要】: 目的:兔骨髓基质细胞体外诱导为成骨细胞,构建骨髓基质成骨细胞和赖氨酸纳米生物材料的复合培养模型。探讨以赖氨酸生物活性材料作为骨组织工程支架材料,以及赖氨酸生物活性材料与成骨细胞复合体体内成骨情况。 方法:取兔骨髓在体外分离出骨髓基质细胞(MSCs),利用骨髓基质细胞贴壁生长的特点,体外培养骨髓细胞。用加有地塞米松,β—甘油磷酸钠和VitC的诱导培养基进行诱导培养,使其成为骨髓基质成骨细胞,观察其形态学特点,用碱性磷酸酶(ALP),Ⅰ型胶原和骨髓基质细胞体外成骨能力的检测等方法鉴定其生物学特性。以赖氨酸乙酯二盐酸盐为原料用纳米技术合成的新型生物材料利用气体发泡法并结合颗粒滤除法制孔。用诱导后的兔骨髓基质成骨细胞与其复合培养,在光镜(HE染色)和电镜下观察成骨细胞在材料上的粘附、生长情况。将复合培养与原诱导培养BMSC进行ALP含量比较,然后将复合培养后的细胞进行再培养,观察材料对细胞增殖及生物活性的影响。最后将细胞材料复合物植入原家兔腿部肌肉,组织学观察。 结果:骨髓基质细胞呈贴壁生长,诱导后可向成骨细胞分化,细胞呈成骨细胞形态为梭形和多角形,无接触抑制,可形成钙化结节。用改良钙钴染色法检测得诱导细胞碱性磷酸活性呈强阳性。Ⅰ型胶原染色阳性。骨髓基质成骨细胞可以在赖氨酸纳米生物活性材料上继续粘附、生长、增殖和分化。扫描电镜检测可见多空材料孔隙率可达90%,孔径在100-300μm,孔隙内也可见成团的细胞长入,多呈梭型,被细胞外基质包围。复合培养BMSC与原诱导培养BMSC的ALP含量比较,没有差别(p>0.05)。再培养细胞增殖能力没变化(p>0.05)。组织学见4w时见出现大量致密的不规则类骨质,在其周边可见成骨细胞聚集增多,部分区域出现骨陷窝结构,8w时出现大量较典型的骨小梁结构。 结论:用骨髓基质在体外诱导成为成骨细胞可以作为骨组织工程选择种子细胞的方法。以赖氨酸二异氰酸酯为原料制成的纳米骨材料可以作为骨组织工程的支架材料,成骨细胞接种于新型骨组织工程材料上在体外培养,可以生长、增殖和分泌细胞外基质,材料与细胞间有很好的生物相容性。材料与细胞的复合物体内可以成骨,骨髓基质成骨细胞与赖氨酸纳米生物活性材料构建新型组织工程骨是可行的。


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