聚乳酸/明胶复合纳米纤维矿化及其促BMSCs成骨分化研究

摘要

模拟体液生物矿化是在支架材料上沉积磷灰石的常规方法，而细胞培养基具有与模拟体液相近的离子组成，因此，在支架材料与细胞共培养过程中，材料的矿化行为可能对共培养细胞的增殖和分化产生的影响，对于骨组织工程支架材料的研究有显著意义。制备聚左旋乳酸(PLLA)/明胶静电纺丝复合纤维膜。首先对比研究了原始的和经CaCl2预处理的PLLA/明胶复合纤维在αMEM培养基中的矿化行为;其次，对比研究了这两种纤维膜在添加了10％胎牛血清的αMEM培养基中的矿化行为;最后，对比研究了在骨髓间充质干细胞(BMSCs)共培养下，两种纳米纤维膜的矿化行为及其对BMSCs成骨分化的促进作用。研究中采用扫描电镜(SEM)、元素分析(EDX)、傅里叶红外转换(FTIR)、X射线衍射(XRD)和热失重分析(TGA)等多种手段，全面表征了矿化沉积纤维的形貌、组成等。结果表明:(1)在无血清细胞培养基中，磷灰石确实可以在PLLA/明胶复合纤维上沉积生长，而且经过CaCl2预处理的纤维，促进矿化沉积的速度明显加快;(2)培养基中添加血清后，可进一步促进矿化沉积，这是因为纤维上预吸附的钙离子，以及血清蛋白在纤维上的吸附，都可以为矿化提供成核位点;(3)在纤维膜上接种BMSCs后，在细胞培养过程中，经CaCl2预处理的PLLA/明胶复合纤维仍然表现出明显的生物矿化能力，并且在细胞的调控下，所得到磷灰石的钙磷组成更接近于天然骨矿;(4)在BMSCs成骨诱导分化研究中发现，即使培养基中不加入诱导分化的化学信号分子，经CaCl2预处理的、生物矿化能力强的PLLA/明胶复合纳米纤维膜也能明显促进BMSCs的成骨分化。由此证明，能够促进磷灰石沉积的生物活性材料，是骨组织工程支架材料的理想选择。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 骨组织工程

1．2 骨组织工程支架材料介绍与分类

1．2．1 合成高分子材料

1．2．2 天然高分子材料

1．2．3 无机材料

1．2．4 复合材料

1．3 骨组织工程支架材料的制备方法

1．4 有机-无机复合骨组织工程支架的制备方法

1．4．1 生物矿化法

1．5 生物矿化制备骨组织工程支架

1．5．1 SBF的组成，种类及影响因素

1．5．2 模拟体液矿化材科基质

1．5．3 细胞对矿化过程的影响

1．6 本课题的创新之处

第二章 PLLA／明胶纤维膜在细胞培养基中的矿化行为研究

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验方法

2．2．4 表征方法

2．3 结果与讨论

2．3．2 PG及PG-Ca复合纤维膜在无血清细胞培养基中矿化能力的研究

2．3．3 PG和PG-Ca复合纤维膜在添加胎牛血清的αMEM培养基中矿化能力的研究

2．3．4 蛋白吸附能力的测定

2．4 小结

第三章 复合纤维膜矿化能力差异对BMSCs成骨分化的影响研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验方法

3．2．4 实验表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 细胞培养过程对纤维膜矿化性能的影响

3．3．2 纤维膜矿化能力差异对BMSCs增殖和成骨分化的影响

3．4 小结

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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