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孙磊

作者:佚名  来源:本站整理  发布时间:{$WriteTime}

孙磊博士后

博士后工作报告题目:骨组织工程细胞外基质替代材料的相关研究

工作完成时间:1998.年12月至2000年12月

内容摘要:

      细胞外基质(Extracellular Matrix ECM)为细胞生长提供支持和保护,调节细胞的形态发生过程,影响细胞生存、迁移、增殖和功能代谢。因此,选择和制备利于种子细胞的粘附、增殖和分化的细胞外基质替代材料,在组织工程研究中非常重要。从工程学角度来讲,细胞外基质的替代材料与细胞间存在着非常复杂的相互关系。从材料研究角度来讲,包括材料的理化性质、形态结构、表面活性等因素。要求对材料的生物相容性、生物降解性、结构相容性和表面相容性等多方面整体优化。
目前在骨组织工程领域中,细胞外基质替代材料的研究还处在发展阶段。材料的某些性质被发现和利用,材料与细胞间的关系也有较深入的研究,但目前多数材料的生物性能还不能完全适应比较复杂的骨组织工程需要。
本研究以现代的组织工程载体构建理论为指导,结合本研究所以往对去抗原异种骨的研究经验,通过表面修饰的方法提高材料和细胞贴附效率;利用凝胶材料的的特性和复合材料方法提高去抗原异种骨的细胞承载效率,研究复合载体的成骨能力。此部分为在站期间主要从事的工作(第三、四、五部分)。
另外,结合本研究所与清华大学联合申报的国家科委863计划项目,作者在站期间,探讨了纳米胶原羟基磷灰石的生物相容性和可生物降解的PLA的快速成型大块活性人工骨框架的体外生物降解实验(第一部分);在前一位博士后刘丹平同志的工作基础上,探讨不同取材方法培养兔骨髓基质细胞的生物学特性,为不同实验目的选择细胞提供实验依据(第二部分)。
主要结论如下:
1. 采用Ⅰ型胶原(Col)聚乙稀醇(PVA)牛血清白蛋白(BA)纤维连接蛋白(FN)分别对去抗原异种骨进行修饰,在同等条件下,Col 的复合效率最高;PVA修饰的去抗原异种骨的亲水性最好;复合后的材料表面形态不同。
2. 不同修饰后的材料对细胞的生物相容性和黏附情况表明,用BA和FN修饰的异种骨对骨髓基质细胞的生活状态和生物性能没有明显影响;用Col修饰的异种骨的生物相容性随着冻干时间的延长而提高;用BA和FN修饰的异种骨细胞对材料的贴附良好。
3. 在人工合成的不同分子量的凝胶聚氧化乙烯(PEO)和1%浓度的海藻酸钙凝胶(Calcium Alginate,CA)中,细胞生存数量明显不同。人工合成凝胶中细胞数目普遍低于藻酸盐中的细胞数目,细胞的增殖速度也有差别;人工合成的凝胶中细胞形态不正常,CA中细胞形态饱满,可以见到细胞分裂和核分裂相;经地塞米松(Dex)诱导的MSC在CA中培养后BMP-2表达与常规培养的MSC差别不大。
4. 按“超结构理论”,将MSC和不同浓度的CA及去抗原异种骨复合,构建细胞载体,发现海藻酸钠的浓度为0.25%、1%时,凝胶在异种骨中均匀复合,CA的浓度为4%和8%时藻酸仅复合在松质骨表面。体外培养四天后,0.25%CA复合异种骨的表面大部分凝胶脱落,可以见到小部分CA的结晶和细胞贴附在骨孔的表面;1% CA均匀复合在异种骨的骨孔中,细胞均匀地在凝胶中生长,细胞形态饱满,并可以见到基质分泌;4%的CA可见凝胶部分复合在骨孔中,凝胶形成的纤维粗大,细胞在纤维中生长受到限制;8%的CA可见凝胶部分复合在骨孔中,凝胶的质地不均匀,凝胶将细胞结构完全包裹,无法见到细胞结构,仅在部分区域可以见到细胞。
5. 将CA/MSC/异种骨和MSC/异种骨植入裸鼠股部肌袋中,第4周和第8周观察不同复合体成骨情况时发现:CA/MSC/异种骨植入后成骨效率明显高于MSC/异种骨;植入后的CA/MSC/异种骨ALP含量明显高于植入后的MSC/异种骨。
6. 快速成型大块活性人工骨框架的体外降解实验中,作者将计算机控制成型的PLA框架材料分别浸入PBS和1%的胰酶PBS中。结果:材料在PBS中,4周时重量损失13.41%;在1%的胰酶作用下,材料在2-3周时完全降解。分子量的变化趋势也有类似的规律。材料的形态变化规律是:材料的孔壁先逐渐变薄、变细,最后材料崩解。
在纳米羟基磷灰石和纳米羟基磷灰石-胶原的细胞生物相容性实验中,HA-col溶出液和HA溶出液对骨髓基质细胞的生长情况轻度抑制,但对细胞分泌ALP的情况影响不明显。
7. 穿刺法和直接取骨髓法骨髓基质细胞的培养方法研究中发现,穿刺法所得到的细胞在原代培养和传代后CFU-F的数量和生活状况明显较直接取骨髓法低,发育形态也较后者差。

关键词:组织工程 骨 细胞外基质 生物材料 水凝胶 异种骨

个 人 简 历

1984-1989:白求恩医科大学医疗三系 医学学士
1989-1992:牡丹江医学院附属第一医院 骨科 医 师
1992-1995:白求恩医科大学第一临床学院 骨科 主治医师、医学硕士
1995-1998:白求恩医科大学第一临床学院 骨科 医学博士
1998-2000:第四军医大学全军创伤骨科研究所 博士后
在站期间发表文章情况

人工合成聚己内酯体内植入的实验研究 《中华实验外科杂志 1998.5》
可吸收聚酯的生物降解行为 《第四军医大学学报 2001.7》
不同聚酯的体外生物降解 《中国矫形外科杂志 2000.10》
不同聚酯的生物相容性 《现代康复 2000.4》

申请基金情况

多重复合生物材料替代成骨样细胞外基质的研究
(中国博士后科学基金199910)



 

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