鈦材表面工程及與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞相互作用的研究.pdf

1、鈦及鈦合金由于其生物惰性和良好機(jī)械性能，而被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)用植入材料。但經(jīng)長期臨床植入后發(fā)現(xiàn)：一方面，植入體金屬離子會(huì)擴(kuò)散到周圍組織，誘發(fā)溶骨細(xì)胞因子的釋放，導(dǎo)致植入體的松動(dòng)；另一方面，鈦材耐磨性差，產(chǎn)生的磨屑會(huì)影響宿主周邊組織，引發(fā)不良反應(yīng)。因而，進(jìn)一步提高鈦材的抗腐蝕和抗摩擦性能，是臨床上亟待解決的難題之一。
　　 骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(Bone marrow mesenchymal stem cells，MSCs)具有高度的

2、自我更新能力和多向分化潛能，已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，比如骨組織工程。如何為骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞構(gòu)建適宜的細(xì)胞微環(huán)境，促進(jìn)MSCs的增殖及向成骨細(xì)胞定向分化，是目前研究的熱點(diǎn)主題之一。
　　 本文旨在通過改善鈦材的相關(guān)特性，進(jìn)而促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞在鈦材表面向成骨細(xì)胞分化的能力。本文包含如下具體研究內(nèi)容：
　　 1.鈦材的表面處理：為了達(dá)到最佳處理效果，選擇4M，6M，8M，10M KOH溶液，采用堿熱法對(duì)鈦材表面處理

3、，在鈦材表面原位形成鈦酸鉀層，然后利用仿生法在處理后的鈦材表面沉積磷灰石。我們利用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)、X射線能譜(EDS)、原子力掃描電鏡(AFM)、電化學(xué)阻抗譜法(EIS)和X射線衍射(XRD)進(jìn)行表征。結(jié)果表明8M KOH的處理效果最好，表面形成了不均一的棒狀結(jié)構(gòu)，均方根粗糙值為280±29 nm，厚度約2.09μm的鈦酸鉀薄層；鈦酸鉀薄層修飾的鈦材表面的電荷傳遞阻抗(Rct)大小為1.096×106Ωcm2較未處理的5

4、.7×105Ωcm2明顯增大；進(jìn)一步仿生沉積處理后鈦材表面形成磷灰石顆粒。
　　 2.大鼠MSCs的分離、培養(yǎng)及鑒定：本實(shí)驗(yàn)采用密度梯度離心法與貼壁篩選法結(jié)合分離培養(yǎng)大鼠MSCs。倒置相差顯微鏡的觀察結(jié)果表明：密度梯度離心法與貼壁篩選法分離培養(yǎng)得到的第三代細(xì)胞呈均一成纖維細(xì)胞樣形態(tài)。利用流式細(xì)胞術(shù)(FCM)對(duì)細(xì)胞表面相關(guān)抗原的表達(dá)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明：細(xì)胞表面抗原CD29、CD45(造血干細(xì)胞標(biāo)記物)陽性表達(dá)率分別為99.66％、

5、0.48％，從而確定得到的細(xì)胞為純度較高的MSCs。
　　 3.大鼠MSCs在改性鈦材表面的增殖及分化：四唑鹽比色法用于測(cè)定細(xì)胞的增殖，結(jié)果表明：在經(jīng)過堿熱處理、以及堿熱處理結(jié)合仿生沉積磷灰石的鈦材表面的MSCs較在比未處理鈦材表面的具有更好的增殖(p＜0.05或p＜0.01)。同時(shí)，我們分別測(cè)定了反映成骨細(xì)胞前期和后期分化的堿性磷酸酶活性和骨鈣素的表達(dá)。結(jié)果表明：經(jīng)過7天和14天培養(yǎng)，在經(jīng)堿熱處理結(jié)合仿生磷灰石沉積的鈦材表面的