負(fù)載生物活性玻璃納米粒子的碳納米纖維促進(jìn)成骨分化的分子機(jī)制研究.pdf

1、在骨再生過(guò)程中,支架材料必須能夠滿足為成骨相關(guān)的細(xì)胞提供促進(jìn)增殖和成骨分化的要求。基于生物活性玻璃(BG)和碳納米纖維(CNF)在促進(jìn)成骨方面的優(yōu)良特性,本論文研究將溶膠-凝膠法制備BG,與聚丙烯腈(PAN)靜電紡絲相結(jié)合,再經(jīng)過(guò)碳化制備得到負(fù)載BG納米粒子的CNF。通過(guò)控制溶膠-凝膠前驅(qū)體的投料比,在CNF中成功負(fù)載了三種不同化學(xué)組成(49s、68s和86s)的BG,即CNF/BG(49s)、CNF/BG(68s)和CNF/BG(86

2、s),用于研究促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)成骨分化的分子機(jī)制研究。
　　首先,本論文考察了硅、鈣、磷等離子從上述材料中的釋放行為,并采用Transwell培養(yǎng)小室,使BMSCs不直接與材料相接觸,研究了CNF/BG復(fù)合材料中溶出的離子水平差異,對(duì)BMSCs增殖、成骨分化的影響。通過(guò)實(shí)時(shí)定量PCR(RT-PCR)法和酶聯(lián)免疫法(ELISA),檢測(cè)不同培養(yǎng)時(shí)間點(diǎn)的成骨分化相關(guān)的基因指標(biāo)(Runx2、BMP、OPN、OCN、ALP

3、、Col-I)和蛋白指標(biāo)(ALP、Col-I和鈣沉積)的表達(dá)水平。研究表明,不同材料的離子溶出水平雖然不一致,但它們對(duì)BMSCs增殖的影響并不明顯;而對(duì)于成骨分化來(lái)說(shuō),硅離子溶出水平最高的CNF/BG(68s),表現(xiàn)出最強(qiáng)的促進(jìn)成骨分化的能力。
　　其次,本論文研究將BMSCs直接接種到三種CNF/BG上,通過(guò)實(shí)時(shí)定量PCR法和酶聯(lián)免疫法(ELISA),檢測(cè)不同培養(yǎng)時(shí)間點(diǎn)的成骨分化相關(guān)的基因指標(biāo)(Runx2、BMP、OPN、OCN

4、、ALP、Col-I)和蛋白指標(biāo)(ALP、Col-I和鈣沉積)的表達(dá)水平。研究表明,材料組分的差異,可同時(shí)明顯地影響B(tài)MSCs的增殖和成骨分化,其中,在CNF/BG(68s)上,這種促進(jìn)作用表現(xiàn)得最為明顯。比較BMSCs在相同材料上、兩種培養(yǎng)方式下的增殖和分化結(jié)果,發(fā)現(xiàn)接觸培養(yǎng)可以大幅度促進(jìn)細(xì)胞的增殖和分化,這顯然得益于材料的纖維形貌和細(xì)胞的接觸效應(yīng)。
　　第三,通過(guò)添加BMP抑制分子Noggin的細(xì)胞培養(yǎng),探討了CNF/BG促進(jìn)