一种新型大鼠骨力学生物学模型的建立及实验研究

摘要

研究目的：建立一种新型的大鼠骨力学生物学模型，探讨活体骨组织对压缩载荷作用下的生物学响应，了解力学环境对骨组织重建的影响。 研究方法：将微型电阻应变片粘贴在大鼠右尺骨表面，在体检测载荷一应变关系和大鼠正常行走时尺骨内应变情况，建立大鼠骨力学生物学模型。利用Instron材料试验机模拟体内应变对大鼠右侧尺骨实施不同频率的力学载荷，加载频率分别为5 Hz、10 Hz和15 Hz，压缩应变为2000 με和3000 με；加载最大振幅为0.1 mm的半正弦波，每天加载10min，加载2周。实验结束前后分别检测各组大鼠尺骨骨密度值变化；检测骨材料力学性能；通过免疫组织化学染色评价骨基质蛋白分泌情况；盐酸四环素及钙黄绿素双荧光标记观察骨组织形态学变化，并利用图像分析软件分析比较加载前后骨生长发育的定量变化。 研究结果：成功建立了活体大鼠骨力学生物学模型，在10 Hz、15 Hz组中，2000με和3000με组促进了骨钙蛋白、Ⅰ型胶原的分泌，表达为强阳性；在对照组和5Hz 2000 με组中，其表达为弱阳性；双荧光标记可看到两条明显的黄色和绿色的荧光条带，且实验组骨密度值显著高于正常组(P<0.05)，但骨材料的力学性能却明显低于对照组(P<0.05)和正常组(P<0.01)；在5Hz组中未见骨密度明显增加(P>0.05)。 研究结论：骨组织对加载频率具有一定的依赖性，而且这种频率响应的特性与骨组织的性质和部位有很大关联；在一定应变范围内，短期的低幅高频的载荷可促进成骨反应，频率为10 Hz和15 Hz时促进效应明显；骨形态学上的适应及生物学变化与载荷频率的剂量效应，这种变化不会导致各实验组之间明显的材料力学性能的差异。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究的目的、意义

1.2国内外研究现状及存在问题

1.3课题的提出

1.4研究内容与方法

1.5基本思路与逻辑结构

第二章大鼠骨力学生物学模型的建立及评价

2.1引言

2.2实验材料

2.2.1实验动物

2.2.2实验仪器、器材

2.3骨力学生物学模型的建立方法

2.3.1电阻应变片测量原理

2.3.2动态电阻应变仪工作原理

2.3.3 Instron材料试验机工作原理

2.3.4骨力学生物学模型建立基本思路

2.4实验方法

2.4.1大鼠尺骨力学加载模块设计

2.4.2仪器的标定调衡

2.4.3电阻应变片的筛选处理

2.4.4电阻应变片手术植入

2.4.5大鼠骨力学生物学模型的初步鉴定及评价

2.5结果

2.5.1尺骨力学加载模块制作

2.5.2电阻应变片体内植入观察

2.5.3应变传导和稳定性试验

2.6 讨论

2.7结论

第三章活体大鼠尺骨应力应变关系研究

3.1引言

3.2实验材料

3.2.1实验动物

3.2.2实验仪器、器材

3.3实验方法

3.3.1离体尺骨载荷应变关系的测量

3.3.2活体尺骨载荷应变关系的测量

3.3.3大鼠正常活动尺骨应变研究

3.4实验结果

3.4.1离体尺骨应力应变关系

3.4.2活体尺骨应力应变关系

3.4.3大鼠正常活动尺骨应变分析

3.5讨论

3.6结论

第四章不同载荷对大鼠尺骨影响的生物学研究

4.1引言

4.2实验材料

4.2.1动物来源

4.2.2实验仪器、器材

4.2.3主要试剂及配制方法

4.3实验方法

4.3.1实验分组及加载方式

4.3.2骨荧光标记方法

4.3.3 HE染色

4.3.4免疫组化染色

4.3.5激光共聚焦观察

4.3.6 Masson-goldnertrichrome染色方法

4.3.7 von Kossa染色方法

4.3.8图像定量学分析

4.3.9统计学方法

4.4实验结果

4.4.1 HE染色

4.4.2免疫组化染色

4.4.3骨组织不脱钙骨切片制备

4.4.4 von Kossa染色方法

4.4.5 Masson-goldnertrichrome染色方法

4.4.6激光共聚焦观察

4.4.7图像定量学分析

4.5 讨论

4.6结论

第五章不同载荷对大鼠尺骨影响的力学性能研究

5.1引言

5.2实验材料

5.2.1动物来源

5.2.2实验仪器、器材

5.3实验方法

5.3.1实验分组及加载方式

5.3.2骨密度检测

5.3.3三点弯曲骨材料力学性能检测

5.3.4统计学方法

5.4实验结果

5.4.1骨密度检测

5.4.2三点弯曲骨材料力学性能检测

5.5讨论

5.6结论

第六章全文总结

6.1全文主要结论

6.2后续工作建议

参考文献

附录

发表论文一

发表论文二

致谢