含納米硅鈦表面促進(jìn)骨整合及其機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、第一部分，納米鈦表面促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的粘附和增殖的研究
　　 目的：探討納米顆粒鈦表面對(duì)大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)粘附和增殖的作用及機(jī)制。
　　 方法：第3代的MSCs分別接種于納米鈦表面和純鈦表面對(duì)照培養(yǎng)32小時(shí)。分別通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)和MTT法觀測(cè)細(xì)胞形態(tài)和存活數(shù)，通過(guò)免疫組化檢測(cè)粘附的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的有絲分裂率，應(yīng)用實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)(實(shí)時(shí)PCR)，以確定粘附相關(guān)的，CD44V6和Integri

2、nβ1信使核糖核酸(mRNA)的表達(dá)變化。
　　 結(jié)果：培養(yǎng)4小時(shí)后，干細(xì)胞在納米鈦表面比純鈦表面更快鋪展，并于16小時(shí)后更早地融合。而且，初始接種16個(gè)小時(shí)后，納米鈦表面細(xì)胞的增殖活性比純鈦表面顯著增加(P＜0.01),32小時(shí)后，納米鈦表面粘附的間充質(zhì)干細(xì)胞的有絲分裂率也高于純鈦表面(P＜0.01)。更有趣的是，接種4小時(shí)后，納米鈦表面組CD44V6和Integrinβ1的mRNA表達(dá)高于純鈦表面組(P<0.01)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)

3、分析發(fā)現(xiàn)CD44V6和Integrinβ1的mRNA表達(dá)呈正相關(guān)(rs=0.98，P＜0.01)。
　　 結(jié)論：納米鈦表面可以顯著地促進(jìn)大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的粘附和增殖，提高鈦表面活性。
　　 第二部分，含納米硅鈦表面促進(jìn)大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化的研究
　　 目的：探討含納米硅(Si)鈦表面對(duì)大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)成骨分化的影響及初步探討可能的機(jī)制。
　　 方法：第3代骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞分別培

4、養(yǎng)于純鈦表面和含納米硅鈦表面12天。CellCountingKit-8試劑盒檢測(cè)細(xì)胞數(shù)，熒光顯微鏡和Western印跡檢測(cè)細(xì)胞增殖和向成骨細(xì)胞分化的細(xì)胞活力。茜素紅S染色和定量測(cè)定分析含納米硅鈦表面對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞的鈣鹽礦化沉積的影響。
　　 結(jié)果：含納米硅鈦表面培養(yǎng)的間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖較純鈦表面強(qiáng)(P＜0.05)。納米硅鈦表面的間充質(zhì)干細(xì)胞的堿性磷酸酶分泌，I型膠原和骨鈣素表達(dá)和鈣鹽礦化沉積量均較純鈦表面增多(P＜0.05)。<

5、br>　　 結(jié)論：含納米硅鈦表面能促進(jìn)大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化，推測(cè)采用納米硅涂層技術(shù)對(duì)醫(yī)用鈦假體表面進(jìn)行改性，有利于促進(jìn)骨整合。
　　 第三部分，大鼠人工膝關(guān)節(jié)置換模型的建立
　　 目的：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)鈦金屬非骨水泥型大鼠膝關(guān)節(jié)置換手術(shù)，探討建立大鼠人工膝關(guān)節(jié)置換模型的可行性。
　　 方法：將21只體重300～325克的SD大鼠隨機(jī)分為關(guān)節(jié)置換組、假手術(shù)組和無(wú)功能組，每組7只。每組動(dòng)物均行手術(shù)處理。關(guān)節(jié)置

6、換組大鼠行股骨髁問(wèn)植入鈦螺絲釘假體后分層縫合;假手術(shù)組只經(jīng)右膝髕腱內(nèi)側(cè)暴露股骨關(guān)節(jié)面后分層縫合;無(wú)功能組經(jīng)右膝髕腱內(nèi)側(cè)暴露股骨遠(yuǎn)端，切除膝半月板、前交叉韌帶、內(nèi)、外側(cè)副韌帶，切斷髕腱后分層縫合。然后評(píng)估術(shù)后4周內(nèi)大鼠疼痛相關(guān)的飲食和行走站立行為，檢查右膝關(guān)節(jié)活動(dòng)度，X線片檢查膝關(guān)節(jié)病變情況。所有數(shù)值用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用SPSS12.0軟件包對(duì)各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn)或方差分析并進(jìn)行多重比較。P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

7、　　 結(jié)果：術(shù)后4周內(nèi)關(guān)節(jié)置換組與假手術(shù)組之間的飲食量和行走站立指數(shù)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，于術(shù)后1周開(kāi)始這兩組站立指數(shù)優(yōu)于無(wú)功能組(P＜0.05)。術(shù)后各組膝關(guān)節(jié)被動(dòng)活動(dòng)度均良好，各組之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。X線片顯示關(guān)節(jié)置換組假體位置良好，周?chē)鸁o(wú)骨溶解現(xiàn)象。
　　 結(jié)論：本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的大鼠人工膝關(guān)節(jié)置換模型操作簡(jiǎn)單，術(shù)后活動(dòng)功能好，可用于模擬臨床人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究。
　　 第四部分，含納米硅鈦假體在大鼠膝關(guān)節(jié)置換模型

8、中的機(jī)械穩(wěn)定性和骨整合的研究
　　 目的：探討鈦和含納米硅鈦假體材料，植入到大鼠膝關(guān)節(jié)置換模型中，承重下的機(jī)械穩(wěn)定性和骨整合情況。
　　 方法：分別將鈦和含納米硅鈦假體植入大鼠膝關(guān)節(jié)中，術(shù)后第3天開(kāi)始每周給術(shù)側(cè)膝關(guān)節(jié)腔內(nèi)注射超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)微顆粒，1個(gè)月后處死動(dòng)物。術(shù)后每周在X線片上觀察假體位置和周?chē)琴|(zhì)變化情況。用拔釘試驗(yàn)評(píng)估假體機(jī)械穩(wěn)定性。Micro-CT(微型CT)掃描重建股骨遠(yuǎn)端骨質(zhì)。顯微組織病

9、理學(xué)檢測(cè)假體周?chē)?、軟骨生長(zhǎng)變化和無(wú)菌性炎癥反應(yīng)。采用SPSS12.0軟件包對(duì)各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn)或方差分析并進(jìn)行多重比較，P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 結(jié)果：鈦和含納米硅鈦假體均無(wú)下沉，兩組假體均機(jī)械穩(wěn)定，無(wú)松動(dòng)。但是，含納米硅組假體骨界面的骨整合增強(qiáng)，螺絲釘最大抗拔出力較鈦骨溶解誘導(dǎo)組增大(P＜0.05)。含納米硅組假體周?chē)鹿切纬奢^鈦骨溶解誘導(dǎo)組增多，假體周?chē)晒羌?xì)胞增殖增多，無(wú)明顯炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)。