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新型骨基质材料复合骨髓基质干细胞体内外成骨能力的组织工程研究

郑磊  
【摘要】: 【目 的】理想的骨基质材料的选择和研制是骨组织工程研究中的 重要领域。由于目前单纯生物类材料、无机陶瓷类材料和有机聚合物类 材料均不能满足要求,研制复合类新型材料便成为组织工程学者面临的 重要而紧迫的任务。 基于此,我们研制出一种有机-无机复合类多孔块状新型骨基质材料 (NBM),并对NBM的体内外成骨能力进行了初步研究。我们还针对组 织工程中细胞与材料间粘附这一重要问题,建立检测细胞与多孔生物材 料粘附的方法并试图寻找促进细胞粘附特性的有效手段。 本课题研究的主要目的是:(1)初步检测NBM与骨髓基质干细胞 (BMSC)体外复合培养时的生物相容性;(2)探讨碱性成纤维细胞生 长因子(bFGF)对BMSC与NBM粘附特性的影响;(3)观察NBM复 合BMSC体内植入后的成骨能力。 【方 法】(1)NBM与BMSC生物相容性检测:应用组织培养技 术,对体外复合培养的兔骨髓基质干细胞和NBM等骨基质材料,进行 形态学观察、细胞增殖、细胞蛋白与碱性磷酸酶(ALP)测定;(2)NBM 与BMSC的粘附特性研究:建立细胞与多孔生物材料粘附特性检测的方 法,研究不同浓度bFGF诱导细胞后细胞粘附特性的改变;(3)NBM与 BMSC复合体内植入成骨能力检测:选择新西兰兔为实验动物,对细胞- 材料复合体植入体内不同时期的骨形成情况,进行大体观察和组织学观 察。 【结 果】(1)NBM对BMSC的体外增殖和ALP的表达无明显抑 制作用;(2)BMSC可以在NBM上发生良好的粘附、增殖,并能长入 材料的孔隙内,分泌大量细胞外基质;(3)改良荧光法是一种简便可行 的检测细胞与多孔生物材料粘附的方法;(4)10ng/ml浓度的bFGF诱 导BMSC后,可以明显提高细胞与基质材料间的粘附率,1000ng/ml浓 度bFGF诱导后对BMSC粘附特性无明显影响。(5)NBM与BMSC复 合肌内植入4周左右可见大量淋巴细胞和巨噬细胞浸润,8周左右未见 新生骨组织;(6)生物活性玻璃陶瓷(BGC)与BMSC复合肌内植入8 周左右可产生新生骨组织,成骨过程中未见软骨形成。(7)NBM具有比 BGC更优良的主物降解性。l [结 论】()NBM是一种新研制的有机-无机复合类骨基质材料,l 具有网状孔隙结构;NBM于燥状态下具有一定机械强度;NBM在材料 l 结构等方面基本达到骨基质材料的设计理想;(二)NBM经过适当处理,I 在体外有良好的生物相容性,对 BMSC粘附、增殖和分化无明显阻滞作 l 用;(3)一定浓度的 bFGF诱导 BMSC后,可以提高细胞粘附率,其最 D 佳有效浓度为 10 "g/ml: N)NBM表现出一定的免疫原性,与 BMSC复 合植入体内后,可5;起以大量淋巴细胞和巨噬细胞浸润为主要特征的细D 胞免疫排斥反应;(5)组织工程化组织中基质材料的移植免疫问题应引 l 起研究者的重视;“)NBM在体内有良好的生物降解性:门)BGC有1 良好的生物相容性,与 BMSC复合植入体内可产生组织工程化新生骨组 l 织,但降解性能差。


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