纯镁金属材料用于骨组织工程的生物相容性初步研究

摘要

目前应用于组织工程的生物材料不论是天然的还是人工合成的均不能满足理想细胞外基质材料的要求，存在一定的缺陷，如体内降解速度过快或过慢、机械强度不足、生物相容性不佳、引起炎症等。如何扩大组织工程支架材料的来源，经济又方便地满足患者要求，已成为亟待解决的课题。 纯镁金属材料作为体内可降解生物材料，其密度与人骨密度相当，具有较高的比强度和比刚度以及相对于非金属材料的更好的塑韧性和可加工性，可以克服高分子材料强度和刚度低的不足，以及生物陶瓷韧性低的缺点，且镁资源丰富，价格低廉，因此，镁基材料有望应用于承力部位的骨组织修复。但镁在生物医用材料中的应用研究，国内还尚未见报道。 本论文首先采用MTT法对各种不同处理的纯镁材料进行了筛选，并对材料细胞复合培养的直接接触实验和材料浸提液实验进行了比较，结果表明，纯镁材料经碱热(JR)处理后与碱(J)处理和未(W)处理相比能显著提高细胞存活率，而在JR处理基础上再进行表面涂层处理后与不涂层处理相比能使细胞存活率增加，在我们研究的几种涂层纯镁材料钙/磷(Ca/P)涂层纯镁材料、赖氨酸(Lys)涂层纯镁材料、二氧化钛(TiO<,2>)涂层纯镁材料、基础培养基(MEM)涂层纯镁材料和聚乳酸(PLA)涂层纯镁材料中，对细胞存活率的影响在0级和1级的纯镁材料为Ca/P涂层材料、Lvs涂层材料和MEM涂层材料。 经比较分析，选取Lys涂层纯镁材料进行了进一步的研究。碱性磷酸酶(ALP)活性检测表明，细胞在材料上培养一段时间后依然具有很高的ALP分泌活性，说明细胞在材料上的成骨活性良好；扫描电镜(SEM)照片显示，细胞能牢固的粘附于材料表面，形态多样，成多个突起，形成一种网状结构，并在材料表面伸展，细胞问以细长突起连接成片至多层生长，细胞接触紧密，生长良好；单细胞凝胶电泳(SCGE)实验和流式细胞仪(FCM)检测结果均表明，材料浸提液无细胞DNA毒性，对细胞周期无改变也无异倍体细胞出现。 另外，对细胞存活率影响不同的各材料组进行考察表明，溶液pH值、溶液中镁离子浓度以及材料表面粗糙度等均为影响细胞存活的因素。 本论文为纯镁金属材料在骨组织工程中应用的设计和发展提供理论及实验资料依据。

目录

声明

摘要

前言

实验材料与方法

1 实验材料

1.1 受试材料

1.2 细胞株

1.3 药品与试剂

1.4 实验仪器

2 实验方法

2.1. 成骨样细胞UMR106的培养

2.2. 试验材料处理方法

2.3. 材料浸提液的制备

2.4. 细胞存活率的测定

2.5. 材料浸提液对细胞成活率影响的评定方法

2.6. 材料与细胞体外相容性研究

3 统计学处理

实验结果

1 纯镁材料各处理组对细胞成活率的影响

1.1. 纯镁材料各处理组与细胞体外直接接触对细胞成活率的作用

1.2 不同处理组纯镁材料浸提液对细胞成活率的影响

2 同一种处理纯镁材料不同粗糙度对细胞附着能力的考察

3 纯镁材料与细胞复合后材料表面细胞的荧光照片

4 Lys涂层组纯镁材料与细胞复合后不同时间对细胞碱性磷酸酶(ALP)分泌的影响结果

5 扫描电镜(SEM)观察Lys涂层组纯镁材料表面细胞形态结果

6 应用单细胞凝胶电泳技术考察纯镁材料浸提液对细胞DNA的影响

7 纯镁材料浸提液对细胞周期的影响

讨论

1 UMR106细胞在此方面研究的优势

2 纯镁材料各处理组对细胞成活率的影响

3 Lys处理组纯镁材料对细胞碱性磷酸酶(ALP)分泌的影响及材料表面细胞形态的观察

4 Lys处理组纯镁材料浸提液对细胞DNA的影响及对细胞周期的作用

结论

参考文献

致谢