微/纳拓扑结构蚕丝蛋白支架的构建及其骨修复功能研究

发布时间：2025-06-06 04:38

　　人体骨骼是由一套从微观到宏观层次分明的结构组成的器官。骨相关疾病严重危害数千万人的健康。通过合理选用骨组织工程治疗策略,为攻克人体骨缺损疾病开辟了一条新的道路。蚕丝蛋白是一类性能独特的天然大分子,由于其具有许多优良的物化特性在骨组织工程领域发挥着越来越重要的作用。目前基于蚕丝蛋白的骨修复材料通常设计思路包含丝蛋白支架、细胞和生长因子,过程为:首先制备蚕丝蛋白多孔支架,其次将间充质干细胞(MSC)接种在支架上体外扩增,然后添加外源生长因子诱导MSC的分化,最后将细胞/支架复合材料植入骨缺损部位修复缺损骨。与此同时,利用仿生矿化法,蚕丝蛋白诱导羟基磷灰石(HAp)晶体的生成,可用于蚕丝蛋白骨修复材料的构建。然而,蚕丝蛋白骨组织工程仍面临着挑战,还需要克服目前的不足如仿骨结构不完全,支架骨诱导性不高,需要额外添加骨诱导剂,修复大块骨缺损能力不足等。因此,如何有效模拟骨组织的成分和结构,制备“智能”蚕丝蛋白仿骨材料,提高MSC的成骨分化能力和骨修复能力,是目前构建蚕丝蛋白仿骨支架亟待解决的关键问题。针对上述关键问题,本研究开发新型蚕丝蛋白材料加工技术,构建具有微/纳拓扑结构的蚕丝蛋白支架,提高其...

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
主要缩略语
第1章 绪论
    1.1 骨组织工程概述
        1.1.1 骨组织的构成
        1.1.2 骨组织工程
        1.1.3 体内缺损骨的修复
    1.2 蚕丝蛋白在骨组织工程的应用
        1.2.1 蚕丝蛋白简介
        1.2.2 蚕丝蛋白的仿生矿化
        1.2.3 蚕丝蛋白2D基质的研究
        1.2.4 蚕丝蛋白3D多孔支架的研究
    1.3 本课题选题背景和内容
        1.3.1 选题背景
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 技术路线
第2章 蚕丝蛋白的仿生矿化及调控MSC的分化
    2.1 前言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 试剂与材料
        2.2.2 仪器设备
        2.2.3 柞蚕丝胶(AS)溶液的提取
        2.2.4 仿生矿化AS
        2.2.5 矿化AS的表征
        2.2.6 柞蚕丝胶自组装的观察
        2.2.7 矿化AS的细胞相容性
        2.2.8 间充质干细胞在MAS上的成骨分化
    2.3 结果
        2.3.1 柞蚕丝胶介导的HAp成核分析
        2.3.2 矿化AS的自组装及涂层形貌
        2.3.3 矿化AS的细胞相容性
        2.3.4 人MSC的成骨分化
    2.4 讨论
    2.5 结论
第3章 丝蛋白膜拓扑结构对MSC分化的影响
    3.1 前言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 试剂与材料
        3.2.2 仪器设备
        3.2.3 LS和HS的提取
        3.2.4 LS和HS的凝胶渗透色谱(GPC)
        3.2.5 LS和HS溶液的静电纺丝
        3.2.6 细胞在电纺膜的形态和分化
        3.2.7 丝素水溶液的提取
        3.2.8 光滑SF膜和脊状SF膜的制备
        3.2.9 丝素膜的细胞活性评价
        3.2.10 丝素膜诱导MSC分化的评价
        3.2.11 丝素膜皮下模型的植入及其诱导异位成骨
    3.3 结果
        3.3.1 静电纺丝构建微米拓扑结构
        3.3.2 冰晶模板法建微米拓扑结构
    3.4 讨论
    3.5 结论
第4章 片层状丝蛋白仿骨支架的构建及其修复大块缺损骨
    4.1 前言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 试剂与材料
        4.2.2 仪器设备
        4.2.3 再生SF溶液的制备
        4.2.4 多孔支架的制备
        4.2.5 多孔支架的表征
        4.2.6 细胞的形貌与增殖分析
        4.2.7 人MSC的成骨细胞分化
        4.2.8 大鼠骨缺损模型的构建及支架植入
        4.2.9 骨再生评价
        4.2.10 统计学分析
    4.3 结果
        4.3.1 多孔支架的微观形貌观察
        4.3.2 支架的力学性能
        4.3.4 MSC在支架上的形貌和增殖
        4.3.5 MSC的分化
        4.3.6 缺损骨的修复评价
        4.3.7 新生骨的骨基质分析
    4.4 讨论
    4.5 结论
第5章 综合结论与展望
    5.1 全文总结
    5.2 创新点
    5.3 问题及展望
参考文献
攻读博士学位期间的科研成果
致谢



本文编号：4049801