纳米硅取代羟基磷灰石/脱细胞骨基质复合材料的研究

摘要

本论文从牛、猪，大鼠和人的骨组织中提取脱钙/脱细胞骨基质（DBM/dDBM），和羟基磷灰石/纳米晶硅取代羟基磷灰石（HA/nSiHA）复合，制备了复合支架材料，用细胞实验初步评估了所得的支架材料，研究了骨传导和骨诱导性能，这些研究结果对同种异体移植/异种器官移植等研究领域具有重要的意义。
　　论文分析了以下因素对骨髓间充质干细胞培养系统的影响：物种间的生物相容性、脱细胞过程、pH值、DBM/dDBM粉与磷灰石的重量比、细胞分化培养基。首先，论文对DBM/dDBM的制备过程进行了优化，得到了较好的脱细胞水平：50ng dsDNA/mg dDBM。制备支架材料的HA和nSiHA粉末通过化学沉淀法合成。所得支架和培养后支架通过SEM、EDX、FT-IR、组织学和免疫组化染色进行了表征。通过压片的方法，制备了不同重量含量的DBM/dDBM与HA/nSiHA复合支架：100％、40％、20％、10％和0％。将所得支架在蒸馏水和PBS中浸泡21和28天，检验了其稳定性和pH值变化。将支架进行细胞培养，研究了其细胞增殖和分化的结果。将骨髓间充质干细胞在支架上培养24小时后，用细胞毒性试剂盒和SEM分析了细胞增殖。结果发现，细胞密度与支架中DBM/dDBM的含量成反比，在10％DBM/dDBM的支架上细胞增殖速度最快。分化实验中，分别采用了含有细胞分化培养基和不含细胞分化培养基的培养体系，在7天和14天分析了碱性磷酸酶（ALP）的水平。结果发现，牛、猪和人来源的骨基质表现出与大鼠骨髓基质干细胞的作用。结果表明，成骨分化在不同物种之间及没有分化培养基的细胞培养系统中仍然存在，因此，细胞分化可能来源于DBM/dDBM基质中的细胞因子。结果还表明，无分化培养基加入的情况下，细胞也表现出较高的分化，甚至比仅仅含有nSiHA的支架加入分化培养基的分化程度更高。此外，含有100％人源的DBM/dDBM的实验组表现出最高的分化水平。实验结果也表明nSiHA对细胞分化产生了显著影响。增加pH值和DBM/dDBM中的残留细胞含量似乎也造成了一个有利于成骨分化的环境。
　　综上所述，论文的结果表明，不同物种来源的骨基质即便是在无分化培养系统中将，也能引起干细胞的分化，支架中HA和骨基质细胞含量存在较大的影响。脱钙/脱细胞的工艺优化对支架性能有较大的影响，对后续的同种异体移植和异种移植具有重要意义。