负载骨细胞外基质的PLLA_SF仿生纳米纤维支架对人源iPSCs的成骨作用研究

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1、学校代码：10255学号：2150451东华大学硕士学位论文负载骨细胞外基质的PLLA/SF仿生纳米纤维支架对人源iPSCs的成骨作用研究THEOSTEOGENICEFFECTOFHUMANiPSCsONPLLA/SFBIOMIMETICNANOFIBERSCAFFOLDSCONTAININGOSTEOBLASTES-DERIVEDEXTRACELLULARMATRIX学科专业：生物化学与分子生物学作者姓名：吴云亮指导教师：娄向新答辩日期：二零一八年一月十七日东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研

2、究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密☑。东华大学吴云亮硕士学位论文答辩委员会

3、成员名单姓名职称职务工作单位备注鲍杰教授答辩委员会主席华东理工大学陈志龙教授答辩委员会委员东华大学黄志伟副教授答辩委员会委员东华大学周兴平研究员答辩委员会委员东华大学洪枫研究员答辩委员会委员东华大学李凯副教授答辩委员会秘书东华大学负载骨细胞外基质的PLLA/SF仿生纳米纤维支架对人源iPSCs的成骨作用研究负载骨细胞外基质的PLLA/SF仿生纳米纤维支架对人源iPSCs的成骨作用研究摘要目前，由于机体对较大面积的骨缺损无法自行愈合，只能借助骨移植手术来实现骨组织的修复与再生。然而，自体骨或异体骨移植等现有的临床方法用于严重骨缺损的治疗仍难以获得满意效果。骨组织工程（boneti

4、ssueengineering,BTE）理论上可以完全再生原有骨组织，被认为是修复大面积骨缺损最理想的方法，在未来临床骨损伤治疗上具有广阔的应用前景。本课题研究主要目的为：首先制备负载成骨细胞来源的细胞外基质（osteoblasts-derivedextracellularmatrix,O-ECM）的聚左旋乳酸/丝素蛋白（Poly(L-lacticacid)/SilkFibroin,PLLA/SF）静电纺仿生复合纳米纤维支架（O-ECM/PLLA/SF）。其次，将人源诱导性多能干细胞（humaninducedpluripotentstemcells,hiPSCs）体外诱导为间充

5、质干细胞（mesenchymalstemcells,MSCs），即为hiPSCs来源的MSCs（hiPSC-MSCs），并将hiPSC-MSCs接种于O-ECM/PLLA/SF上构建一种新型“仿生支架+干细胞”BTE复合体。最后，分别通过体外和体内实验探究复合体体外诱导成骨分化的效果和体内骨缺损修复及再生能力。静电纺丝（electrospinning）技术是目前为止制备纳米级或亚微米级尺寸纤维支架最为简洁且有效的制备方法。目前PLLA纤维支I负载骨细胞外基质的PLLA/SF仿生纳米纤维支架对人源iPSCs的成骨作用研究架的力学性能足够用于组织工程领域的研究，但单一的PLLA纤维

6、支架因亲水性较差，降解缓慢，性脆等缺陷，很难单独使用。SF蛋白由于有良好的生物相容性和优异的亲水性能，被广泛应用于组织工程各领域，但其力学性能不足，无法单独用于骨修复。因此，在仿生支架的选择上，本研究结合静电纺丝技术，将PLLA和SF进行混纺，以期将两者优异性能相结合，达到优势互补的效果。但研究表明，单纯的复合材料只能从结构上仿生天然细胞外基质（ExtracellularMatrix,ECM），并不能很好的模仿体内微环境，故本研究设计在PLLA/SF支架上负载O-ECM的策略来改良复合纳米纤维支架，以期达到在结构和功能上同时仿生的效果。ECM是由细胞分泌的一种三维网架结构，主要

7、成分为各种黏附蛋白和多糖类物质，为细胞的黏附和增殖等提供有利的生长环境。本研究猜想，O-ECM保留了成骨细胞分泌的ECM成分，具有极高的生物活性，因此其修饰的PLLA/SF仿生纳米纤维支架有望能更好地促进干细胞的增殖和成骨分化能力。种子细胞的选择也是BTE应用的关键，本研究采用多能干细胞iPSCs作为研究对象。较成体干细胞MSCs而言，iPSCs具备强大的自我更新能力和多向分化潜能，且取材来源广泛，可由成体细胞直接重编程获得，但因致瘤性、分化不可调控性等问题尚未解决，使其在临床应用上进展缓慢