含铜硼酸盐生物玻璃支架与纤维对骨缺损与皮肤缺损修复作用的研究

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1、上海交通大学博士学位论文含铜硼酸盐生物玻璃支架与纤维对骨缺损与皮肤缺损修复作用的研究作者：赵世昌导师：张长青教授专业：外科学（骨科）申请学位：博士研究生研究方向：含铜硼酸盐生物玻璃的基础研究和临床应用院系：上海市第六人民医院学号：0127259301答辩日期：2015年4月23日上海交通大学2015年4月ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofPhilosophyDoctorTHESTUDYOFCOPPER-DOPEDBORATEBIOACTI

2、VEGLASSSCAFFOLDSANDMICROFIBERSFORBONEANDSKINDEFECTSREPAIRAuthor:Shi-ChangZhaoAdvisor:Prof.Chang-QingZhangInstitute:ShanghaiSixthPeople’sHospitalSpecialty:Surgery(orthopaedics)SchoolofMedicineShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaApr.2015上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交

3、的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，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成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：2015426年月日上海交通大学学位论文版权使用授权书本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，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据

4、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□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。√（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：2015426年月日日期：2015426年月日上海交通大学博士毕业论文摘要第一部分含铜硼酸盐生物玻璃支架对骨缺损修复作用的研究目的：利用合成生物材料缓释促成骨和促成血管无机金属离子（如铜离子）为骨组织再生提供了一个新的思路，也成为了近年来骨组织工程领域研究的热点之一。本实验通过制备不同铜含量的硼酸盐生物玻璃（BG-Cu）支架，研究其在模拟体液（

5、SBF）中的离子释放和羟基磷灰石（HA）转化情况；探索BG-Cu支架体外细胞毒性以及是否增强骨髓间充质干细胞（BMSCs）的成骨和成血管分化能力；尝试通过植入BG-Cu支架促进骨缺损处的成骨和成血管能力，以达到修复大尺寸骨缺损的目的。方法：通过有机泡沫法制备含不同铜浓度（0、0.5、1.0和3.0wt.%）的BG支架，并对支架进行孔隙率、场发射环境扫描电镜（SEM）、X射线粉末多晶衍射仪（XRD）、力学强度等检测表征其理化性能。通过ICP-AES法测定支架中铜离子的释放曲线。在体外，将BMSCs接种于支架，通过SEM、CCK-8、

6、ALP活性和qRT-PCR等方法研究支架的细胞相容性以及支架对细胞的粘附、增殖和分化的影响。体内将支架植入SD大鼠颅骨缺损区，并通过序列荧光标记、Microfil灌注、Micro-CT、组织学检测等方法对其成骨和成血管的效果进行评价。结果：不同铜含量掺杂之后，BG支架的表面形貌、孔隙率和力学强度没有发生明显改变。在SBF中，BG-Cu支架释放铜离子并发生HA转化。体外实验中，BG-Cu支架对细胞没有明显毒性作用，BMSCs在支架上能够良好粘附及增殖。相比于BG支架，BG-Cu可以显著促进BMSCs的ALP活性以及成骨（RUNX2、

7、BMP-2andOPN）/成血管（VEGF和bFGF）相关基因的表达。在缺损区植入BG-3Cu支架，结果发现新生骨组织和血管明显高于植入BG支架和空白对照。结论：1.通过有机泡沫法能够得到与人体松质骨微观结构和力学强度相似的Cu-BG支架，具有良好的体外生物活性；在SBF中，BG-Cu支架释放具有成血管效应的铜离子并发生HA转化。2.与BG支架相比，BG-Cu支架可以促进细I上海交通大学博士毕业论文胞的粘附、增殖以及成骨/成血管分化。3.BG-3Cu支架在体内有效促进缺损区的骨组织和血管的再生和修复。关键词：含铜硼酸盐生物玻璃；骨

8、髓间充质干细胞；骨组织修复；成骨；成血管第二部分含铜硼酸盐生物玻璃纤维对皮肤缺损修复作用的研究目的：血管生成（Angiogenesis）是组织创面修复与再生中一个极其重要的过程。铜元素在血管生成的过程中扮演关键角色。本实验通过制备含铜硼酸盐生物玻璃