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在骨组织工程中,支架材料的选择是关键,它不仅影响细胞的生物学行为和培养效率,而且决定着移植后能否与机体很好的适应、结合和修复。生物衍生材料具有类似于人骨的天然三维微孔结构而有利于成骨细胞的粘附和增殖及骨组织的重建,已成为骨组织工程支架材料的研究重点。猪-人异种移植是目前公认解决供器官严重短缺的可能途径之一,以去细胞猪主动脉瓣、去细胞猪真皮为支架的组织工程研究已见文献报道。鉴于此,本实验采用物理化学方法处理猪松质骨,对其结构特征、细胞生物相容性、体内移植免疫及体内成骨效率进行实验研究,为其临床运用提供实验依据。
第一章异种松质骨支架的制备及结构特征观察
目的:研究猪松质骨支架结构特征。方法:采用物理化学方法对猪松质骨进行处理得到猪松质骨支架,扫描电子显微镜(SEM)观察材料的结构、图象分析测量孔径、液体静力称重法测量材料的孔隙率,。DDW-100型万能实验机进行材料抗压测试。结论:猪松质骨支架具有骨组织工程支架材料结构特征。
第二章松质骨支架与成骨细胞生物相容性的实验研究
目的:观察松质骨支架对成骨细胞的粘附、生长、增殖的影响,为骨组织工程支架的选择提供实验依据。方法:采用percoll梯度离心法得到兔骨髓基质干细胞,经诱导培养为成骨细胞并通过相差显微镜观察、I型胶原免疫组化法染色、四环素染色确认为成骨细胞;采用物理化学方法对猪松质骨进行处理得到猪松质骨支架,与成骨细胞体外复合培养,通过扫描电镜观察猪松质骨材料对成骨细胞生长、粘附的影响。结论:松质骨材料具有良好的细胞相容性,可用作骨组织工程支架材料。
第三章异种松质骨支架体内移植免疫的实验研究
目的:观察异种松质骨支架植入后宿主动态免疫应答,为进一步改进材料和临床应用提供实验依据。方法:采用物理化学方法对猪松质骨进行处理得到猪松质骨支架,对猪松质骨进行蛋白提取,考马斯亮蓝法测定蛋白浓度,用提取的蛋白作抗原包被ELISA条板备用。将猪松质骨支架植入兔背部近头侧皮下,分别于移植后1w、2w、4w、8w、12w五个时间点作支架周围组织的组织学检查(HE)、外周血清抗体酶联免疫吸附试验检测(ELISA)及支架周围组织内Th<,1>和Th<,2>细胞因子mgNA检测(RT-PCR)。结论:异种(猪)松质骨支架不含有效激发免疫反应的抗原蛋白成份,植入后表现为一过性或暂时性轻度的炎性细胞反应。
第四章异种松质骨支架体内成骨实验研究
目的:观察异种松质骨支架/骨髓基质干细胞复合体在体内成骨及支架的降解,探讨异种松质骨支架构建组织工程骨的可行性。方法:健康家兔16只(由中南大学动物学部提供),3M龄左右,其中1只提供骨髓,另15只作组织工程骨植入,分4、8、12w 3组,每组5只。采用密度梯度离心法得到兔骨髓基质干细胞,经诱导培养为成骨细胞;采用物理化学方法对猪松质骨进行处理得到猪松质骨支架,与经诱导培养的骨髓基质干细胞体外复合培养后植入机体内,采用X线、HE染色、Masson三色染色及图象分析观察异种松质骨支架/骨髓基质干细胞复合体在体内成骨及支架的降解情况。结论:异种松质骨支架/骨髓基质干细胞复合移植后新骨逐渐形成,支架逐渐降解,是一种较理想的骨组织工程支架材料。