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流体刺激对成骨的影响及在骨组织工程中的应用

杜大江  
【摘要】:骨间质内的液体流动对骨的生长和重建有着重要的意义,与机械刺激诱导的骨的重建关系密切。本研究利用平行板流体小室对以成骨分化诱导液诱导的不同分化程度类成骨细胞MC 3T3-E1进行2小时流体刺激(4.62dyn·s/cm~2),24小时后收集样本,进行双链DNA和碱性磷酸酶测定。结果表明流体刺激24小时后,非诱导分化组ALP活性无明显变化,诱导分化4天组ALP活性明显升高,诱导分化9天组ALP活性明显降低。所以,可以看出不同分化程度的类成骨细胞对流体刺激的反应不同,对骨的多极结构的生长与重建可能有着重要意义。此外,物质环境的体外模拟有利于人工组织器官的体外构建,而对体内机械物理环境的模拟同样重要。因此,流体对成骨的生物学效应也可以用于骨组织工程中,由于运动时骨内流体为双向交变式流动,所以本研究设计出能够双向灌流培养的生物反应器,不但克服了体外三维培养营养扩散的局限性,而且模拟了体内骨组织的生理流体环境。经实验证实,该生物反应器可以有效地应用于组织工程,不但细胞种植率高,而且种子细胞能均匀分布于支架内,经长期培养,细胞能得到均一的增殖和分化。本研究设计的生物反应器在国内外尚属首创,已进行专利申请。


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