低溫保護(hù)劑處理關(guān)節(jié)軟骨的若干問題研究.pdf

1、關(guān)節(jié)軟骨損傷是導(dǎo)致人類運(yùn)動(dòng)功能障礙的重要原因，異體關(guān)節(jié)軟骨移植是一種有效的治療手段。移植手術(shù)的廣泛開展有賴于關(guān)節(jié)軟骨庫(kù)存的建立，以及成熟的關(guān)節(jié)軟骨長(zhǎng)期保存技術(shù)。近年來提出的液相線跟蹤法(liquidus-tracking method，LTM)在玻璃化保存關(guān)節(jié)軟骨方面取得了較好的效果，是一項(xiàng)很有應(yīng)用前景的保存方法，對(duì)該方法內(nèi)在機(jī)理的深入研究將有助于保存方案的完善以及保存效果的提高。本文全面綜述了國(guó)內(nèi)外關(guān)節(jié)軟骨長(zhǎng)期保存的歷史和研究現(xiàn)狀，以

2、羊膝關(guān)節(jié)軟骨為對(duì)象，以減少關(guān)節(jié)軟骨在低溫保護(hù)劑中的處理步數(shù)和處理時(shí)間為目標(biāo)，從傳熱傳質(zhì)的角度對(duì)LTM中低溫保護(hù)劑處理過程進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，開展了以下工作:
　　 1)實(shí)驗(yàn)確定了關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)需要載入的二甲亞砜最佳濃度。先采用差示掃描量熱技術(shù)獲得了不同濃度(43％(w/w)～50％(w/w))的二甲亞砜/CPTes2溶液的玻璃化臨界冷卻速率和避免反玻璃化臨界升溫速率，隨后對(duì)4 mL二甲亞砜/CPTes2溶液的冷卻和升溫速率進(jìn)行了實(shí)

3、驗(yàn)測(cè)量，根據(jù)上述兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)確定可以采用47.5％(w/w)作為關(guān)節(jié)軟骨樣品內(nèi)二甲亞砜的最終載入濃度。
　　 2)實(shí)驗(yàn)研究了二甲亞砜對(duì)關(guān)節(jié)軟骨的滲透性。提出采用紫外-可見吸收光譜法定量分析二甲亞砜的含量并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，隨后應(yīng)用此方法對(duì)寬溫度范圍(37℃～-30℃)內(nèi)不同濃度(10％(w/w)～64.5％(w/w))二甲亞砜滲透關(guān)節(jié)軟骨的過程進(jìn)行了定量研究，獲得了經(jīng)歷不同處理過程的關(guān)節(jié)軟骨片內(nèi)的二甲亞砜的含量。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，滲透達(dá)平衡時(shí)

4、軟骨片內(nèi)的二甲亞砜濃度約為外部處理溶液濃度的90％。
　　 3)建立了新的描述二甲亞砜滲透關(guān)節(jié)軟骨過程的理論模型。滲透模型可實(shí)現(xiàn)對(duì)二甲亞砜在關(guān)節(jié)軟骨中的有效擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行直接計(jì)算，彌補(bǔ)了現(xiàn)有模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)依賴性大的不足。在本文的研究溫度和濃度范圍內(nèi)，二甲亞砜在關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)的滲透量的模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
　　 4)對(duì)關(guān)節(jié)軟骨片的LTM保存方案進(jìn)行了分析和優(yōu)化。運(yùn)用上述新的理論模型，結(jié)合軟骨細(xì)胞膜的傳質(zhì)模型以及軟骨細(xì)

5、胞的生物物理特性，對(duì)現(xiàn)有LTM方案中的傳質(zhì)現(xiàn)象以及軟骨細(xì)胞可能遭受的損傷進(jìn)行了理論分析，并在此基礎(chǔ)上提出了對(duì)階梯式液相線跟蹤法保存關(guān)節(jié)軟骨片的方案進(jìn)行改進(jìn)的思路。按新思路提出的方案在總處理步數(shù)上可減少2步，總處理時(shí)間上可縮短35％。處理步數(shù)和處理時(shí)間的減少不僅可節(jié)省人力物力，而且在處理溫度和處理濃度保持不變的情況下，處理時(shí)間的縮短將有助于降低軟骨細(xì)胞遭受毒性損傷和寒冷損傷的風(fēng)險(xiǎn)。
　　 5)提出了骨軟骨栓的LTM保存方案。對(duì)于階