论文总字数：19144字

摘 要

骨膜可以在骨的成长以及保持正常功能过程中起着重要的作用，骨膜由外层纤维层与内层的形成层组成，外部有大量血管和神经分布，而内部由整齐布列的成骨细胞层。有研究展现，除去骨膜会导致成骨缓慢或者植入物质坏死的概率，最后导致骨缓和迟缓。目前已有通过自体或者异体骨膜移植来修复骨膜缺损情况的研究，但是自体移植会导致供给部位的细胞出现坏死情况，而异体骨膜移植，易于出现免疫结果。因此，通过体外构建人工骨膜来模拟人体骨膜的结构和功能作为治疗骨膜缺损方面的一大研究重点。

目前构建的人工骨膜存在的问题主要为难以在保证材料细胞相容性的同时维持足够的机械性能，即一般满足人体不出现免疫排斥反应的单一材料，无法具有自体骨膜纤维层中胶原与弹性纤维的机械强度。这样的骨膜材料虽然保证了不会有类似异体骨膜移植的免疫反应的出现，但是无法达到自体骨膜的保持正常生长的功能。针对这一问题，本论文做了探究光照时间与制得的Gel-MA/HAP的复合材料的力学性能，降解溶胀稳定性，以及生物相容性的研究。

研究结论表明：在两分钟的紫外光照时间下，材料的力学性能良好，降解稳定性优秀，并且符合正常细胞相容性的要求，表明了两种原材料的结合程度相对达到峰值。对于之后的研究，可以进行调节紫外光照强度或者针对其他制备Gel-MA/HAP的反应条件的调节情况。

关键词：骨膜缺损；人工骨膜；光交联；光照时间；生物相容性；

Abstract

Periosteum can play an important role in the process of bone growth and maintaining normal function. Periosteum is composed of outer fibrous layer and inner cambium. There are a lot of blood vessels and nerves in the outer layer, while the inner layer is composed of osteoblasts arranged in order. Some studies have shown that removal of periosteum will lead to slow osteogenesis or the possibility of necrosis of implants, and eventually slow bone relaxation. At present, there have been studies on repairing periosteal defects by autograft or allogeneic periosteum transplantation, but autograft will lead to necrosis of cells in the supply site, while allogeneic periosteum transplantation is prone to immune response. Therefore, the construction of artificial periosteum in vitro to simulate the structure and function of human periosteum is a major research focus in the treatment of periosteal defects.

At present, the main problem of the artificial periosteum is that it can maintain enough mechanical properties at the same time of ensuring the cell compatibility of the materials, that is to say, it can‘t meet the single material without immune rejection, and can’t have the mechanical strength of collagen and elastic fiber in the autogenous periosteal fiber layer. Although this kind of periosteum material can ensure that there will be no immune response similar to allogeneic periosteum transplantation, it can‘t achieve the function of maintaining normal growth of autogenous periosteum. In order to solve this problem, the mechanical properties, degradation swelling stability and biocompatibility of the gel-ma-hap cross-linked composite were studied.

The results show that under two-minute of light, the mechanical properties of the materials are good, the degradation stability is excellent, and meet the requirements of normal cell compatibility, indicating that the binding degree of the two raw materials reaches the peak. For later studies, we can adjust the UV light intensity or other reaction conditions for the preparation of gel-ma-hap.

Keywords: periosteal defect; artificial periosteum; photo crosslinking; light time; biocompatibility

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 国内外对人工骨膜的研究现状 2

1.2.1小肠粘膜上层细胞（SIS） 2

1.2.2胶原膜 3

1.2.3细胞薄层 3

1.2.4生物可降解高分子 4

1.2.5 复合人工骨膜 4

1.3 研究目标和研究内容 5

1.3.1 研究目标 5

1.3.2 研究内容 5

第二章 Gel-MA/ HAP制备与研究 7

2.1原材料 7

2.2实验方法 7

2.2.1 力学性能测试 7

2.2.2 降解稳定性测试 7

2.2.3 扫描电镜分析（SEM） 8

2.2.4 水接触角测试 8

2.2.5 溶胀性能测试 8

2.2.6 细胞相容性测试 8

2.3 实验工艺过程 8

2.3.1甲基丙烯酸酐改性明胶（Gel-MA）的制备 8

2.3.2光交联反应机理 9

2.3.3 Gel-MA/HAP的制备 10

第三章 Gel-MA/HAP性能分析及细胞相容性研究 12

3.1光照时间对力学性能影响 12

3.1.1光照时间对压缩性能影响 12

3.1.2光照时间对拉伸性能影响 13

3.2 光照时间对降解性能影响 14

3.3 光照时间对微观结构影响 15

3.4光照时间对水接触角影响 16

3.5 光照时间对溶胀性能影响 17

3.6 细胞相容性实验 18

第四章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致 谢 23

附录1 24

附录2 25

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

随着世界经济发展与医疗水平的提高，在全球范围内的人口老龄化现象愈发严重，人口老龄化的含义为总体的生育情况降低和总体寿命的延伸导致的总人口中年轻人口数量相对降低、年长人口数量提高，因此出现的老年人数目有所升高的动态情况。 随着人口老龄化情况的加重，各种疾病发病率快速上升，其中骨膜类疾病如骨膜炎等严重影响了老年人的正常生活，骨膜类疾病占了骨科医院近七成的住院情况^[1]。

骨膜是一种在骨表面所覆盖的坚固的结缔组织膜。如图1.1所示。其分为骨内膜以及骨外膜，骨内膜部分是骨组成细胞与少量结缔组织构成，而骨外膜是由内层与外层构成，外层包括致密结缔组织与传通纤维，而内层包括疏松结缔组织与骨组织细胞。骨膜可以建立了生物屏障在两种组织间，这一生物保障有机械强度，这样会有助于防止移动速度快的来自结缔组织的细胞和来自上皮的生物细胞进入骨损伤部分，并且许可有潜在成长能力、移动速度较慢的成骨功能的细胞先行进人骨区，同时具有保障血凝成的块物，降解覆盖组织的压力作用，在屏障膜下表面形成骨组织发展的空间，实现损伤区的骨组织修复性再生的功能^[2]。

图1.1骨膜位置图

因而我们可以得知，无论从骨膜类疾病，还是从帮助骨修复这两方面哪一方面进行考虑，骨膜都具有非常重要的作用。并且生物测试和医学实验都顺利说明其对骨损伤的修和构有影响。对于目前而言，成功修复差别尺寸骨缺损可利用自体骨移植与异体骨移植，确实是有对于骨缺损的相关内容产生。和移植骨直行与骨替代物相对照,使用骨膜诱导骨愈合的优点:第一天然骨的结构;第二在缺损处出现最佳的骨结合;三能形成理想的血管结构;最终能在缺损区有屏障出现,解决了异位骨化的问题。自身骨大多存在供体组织不优与供区不好等情况，然而异体骨膜移植有着免疫排斥的情况发生。利用辅助组织工程已变成医疗界探索的一个新方面^[3]。

因而对于治疗骨膜类疾病或者对于骨修复患者而言，合成一种不仅可以帮助恢复，而且不会与机体发生排斥反应的人工骨膜非常有意义。

1.2 国内外对人工骨膜的研究现状

1.2.1小肠粘膜上层细胞（SIS）

SIS是一种类似人细胞外基质的膜状材料，由糖蛋白、胶原等组成，目前主要是，主要是由猪空肠粘膜下层组织经脱细胞处理后制成。可以促进细胞生命情况，而且可以保证信息传递，不会发生排斥反应，而且免疫原性不高等优势。

SIS在多方面均与骨膜的性能有相似性：第一膜的结构改变细胞的黏附表面积的大小，第二可以使黏附的细胞在其固有血脉出现之前存在。SIS有着大量生长因素，血管部分组织完善将被其降解产物大幅提高效率。

此外SIS也是一种屏障膜，骨再生与其关系密切。这些特征都帮助SIS作为构建人工骨膜的支架方面，表明了良好的应用情况，但其本身也存在着一些不足情况：首先SIS本身质软，这会使其易受到肌肉等软组织的挤压而变形，此外由于不易达到人体骨膜的强度，也不利于正常的骨恢复，而且可能有排斥脱落情况的出现。

张苍宇等人利用骨髓间充质干细胞（BMSCs）作为组织工程种子细胞复合SIS联合培养，在体外构建了组织工程化骨膜，并观察了其生物特性还检测了其成骨活性情况，进一步进行了植入修复，探究了修复缺损的可行性。以SIS作为支架材料，与骨髓间充质干细胞一起培养后，利用沉淀法复合法构建组织工程化骨膜，在利用MTT法和扫描电镜检测情况，并在体外混合碱性磷酸酶与骨钙素传达，并取了6月龄新西兰大白兔16只制备了肩胛骨骨缺损的模型，分为检测组和对应组（n=10），进行了对比。4、8、12周时利用X射线观察并评分^[4]。

请支付后下载全文，论文总字数：19144字

相关图片展示：