掺铜硅酸钙生物陶瓷的制备与表征及其促血管化性能的研究

发布时间：2017-06-03 10:10

  本文关键词：掺铜硅酸钙生物陶瓷的制备与表征及其促血管化性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：血管再生对于组织再生至关重要。根据组织工程原理利用生物材料和细胞进行组织修复时,需要新生丰富的血管网络给材料里的细胞提供充足的氧气和营养物质,让细胞生长、增殖从而促进组织再生。早期生物活性玻璃被证实有促进血管化的能力,最近我们发现硅酸钙(CaSiO3,CS)能促进人脐静脉内皮细胞(HUVEC)血管化,而且CS离子产物中的硅离子在一定浓度范围内对血管化起主导作用。此外,有文献报道,水溶性铜盐溶解释放的微量铜离子能诱导并稳定细胞的缺氧微环境,进而促进细胞分泌血管内皮生长因子(VEGF),并由此激活血管化信号通路,最终促进内皮细胞迁移和血管化。然而,水溶性铜盐中铜离子的释放难以控制,而高浓度的铜离子可能产生细胞毒性。鉴于铜离子和硅离子已有的促血管化效应,本研究提出利用铜离子和硅离子协同作用进一步促进血管化的科学假设。我们首先确定了无细胞毒性并且能促进HUVEC血管化的铜离子浓度范围。然后,根据最佳铜离子浓度设计并合成了掺铜硅酸钙生物陶瓷(Cu-CaSiO3,Cu-CS)。随后,研究发现Cu-CS生物陶瓷能够在CS和可溶性铜盐的基础上进一步促进HUVEC与人真皮成纤维细胞(HDF)共培养体系中HUVEC生成血管化网络状结构,证实了铜离子和硅离子在促进HUVEC血管化过程中具有协同效应。最后,本文提出了HUVEC和HDF共培养体系中铜离子和硅离子协同促进HUVEC血管化的生物学机理。
【关键词】：血管化 生物陶瓷 硅酸钙 铜离子 协同作用
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第一章 研究背景10-30
• 1.1 组织工程与组织工程血管化的重要性10-13
• 1.1.1 组织工程概述10-12
• 1.1.2 组织工程血管化的重要性12-13
• 1.2 组织工程血管化方法13-27
• 1.2.1 预血管化法13-15
• 1.2.2 支架设计法15-17
• 1.2.3 生长因子法17-18
• 1.2.4 细胞-细胞相互作用方法18-21
• 1.2.5 材料-细胞相互作用方法21-26
• 1.2.6 组织工程促血管化方法总结与展望26-27
• 1.3 课题的提出、主要研究内容及创新点27-30
• 1.3.1 课题的提出27-28
• 1.3.2 本论文的主要研究内容28-29
• 1.3.3 创新点29-30
• 第二章 诱导血管化的铜离子浓度筛选30-41
• 2.1 材料30-31
• 2.1.1 实验原料与试剂30-31
• 2.1.2 实验仪器31
• 2.1.3 实验细胞31
• 2.2 配置梯度铜离子浓度的培养基31-32
• 2.3 梯度铜离子浓度的培养基HUVEC细胞实验方法32-35
• 2.3.1 人脐静脉内皮细胞HUVEC的培养32-33
• 2.3.2 CCK-8 表征HUVEC增殖33
• 2.3.3 结晶紫染色与Live-Died染色观察单独HUVEC血管化33
• 2.3.4 RT-PCR定量聚合酶连锁反应33-35
• 2.4 结果与讨论35-38
• 2.4.1 Cu~（2+）浓度对HUVEC细胞生长形态的影响35-36
• 2.4.2 Cu~（2+）浓度对HUVEC细胞增殖的影响36-37
• 2.4.3 微量Cu~（2+）对单独HUVEC血管化的影响37-38
• 2.4.4 微量Cu~（2+）对血管化基因VEGF表达的影响38
• 2.5 结果分析与讨论38-39
• 2.6 本章小结39-41
• 第三章 掺铜硅酸钙Cu-CaSiO_3生物陶瓷的制备41-58
• 3.1 材料41-43
• 3.1.1 实验原料与试剂41-42
• 3.1.2 实验仪器42
• 3.1.3 实验细胞42-43
• 3.2 掺铜硅酸钙Cu-CaSiO_3生物陶瓷的制备与表征43
• 3.3 Cu-CaSiO_3生物陶瓷浸提液的制备及其离子浓度的测定43-44
• 3.4 细胞实验方法44-47
• 3.4.1 HUVEC细胞和HDF细胞的培养44
• 3.4.2 HUVEC细胞增殖实验44
• 3.4.3 体外ECMatrixTM血管化实验44-45
• 3.4.4 HDF-HUVEC细胞直接接触共培养45
• 3.4.5 vWF免疫荧光染色45
• 3.4.6 分离HUVEC-HDF共培养细胞45-46
• 3.4.7 定量聚合酶连锁反应46-47
• 3.4.8 蛋白提取及酶联免疫吸附试验47
• 3.4.9 统计分析47
• 3.5 结果与讨论47-57
• 3.5.1 Cu-CS生物陶瓷粉体的表征47-48
• 3.5.2 Cu-CS生物陶瓷离子浸提液对HUVEC增殖的影响48-49
• 3.5.3 Cu-CS离子浸提液对ECMatrixTM上HUVEC血管化的影响49-50
• 3.5.4 Cu-CS离子浸提液对HUVEC-HDF直接共培养体系血管化的影响50-51
• 3.5.5 Cu-CS离子浸提液对血管化基因VEGF, KDR和HIF-1α 表达的影响51-53
• 3.5.6 Cu-CS和CS离子浸提液的离子浓度测定53-54
• 3.5.7 结果分析与讨论54-57
• 3.6 本章小结57-58
• 第四章 全文总结与展望58-60
• 4.1 全文总结58-59
• 4.2 展望59-60
• 参考文献60-74
• 附录1中英文缩写字母表74-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文76-77
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目77-79

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