数理统计在支架形貌分析中的应用-论文.pdf

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1、第42卷第8期数学的实践与认识Vo1．42．NO．82012年4月MATHEMATICSINPRACTICEANDTHEORYApr．，2012，I'l’''·’'●，，’、工程‘It‘‘I‘I‘t‘I数理统计在支架形貌分析中的应用龙瑞敏(华侨大学化工学院，福建厦门361021)摘要采用一种简易的手段，利用数理统计的方法表征支架的形貌结构特点，并与直观的电镜图相比较，两者结果基本相一致．该方法对于支架形貌表征确立数据的、直观的结果具有一定的指导价值．关键词：数理统计；支架形貌组织工程近年来获得了广泛的研究与发展，其目的是“应用工程学与生命科学

2、的原理和方法，制备具有生物活性的替代物，以恢复、维持或提高受损组织的功能”[1]j其中支架材料是组织工程中一个尤为关键的因素．作为一种理想的支架材料，应该具有一定的形貌特征，例如呈网状或多孔状，孔洞连通，孔隙率高，具有合适的表面以利于细胞的黏附、生长、增殖及分化[2-3]．目前关于支架的形貌表征主要是通过电镜观察，许多实验室不具备测定孔径分布的相关仪器，缺乏直观的数据分析．为了对组织工程支架的形貌进行直观分析，本文设计了一种简易实用的手段，即利用数理统计的方法表征支架的形貌结构特点，并与直观的电镜图相比较．研究结果对于从事组织工程支架材料研究

3、的研究者具有一定的指导借鉴意义，可适用于缺乏部分仪器表征的大多数实验室使用．1材料与方法1．1主要材料与设备壳聚糖(250cps，脱乙酰度85％)，济南海得贝海洋生物工程有限公司．其余试剂均为分析纯．真空冷冻干燥器，MC2L，UNICRYO，德国；电镜，XL一30ESEMseriesSEM，PHILIPS，荷jl上一●——1．2壳聚糖支架制备称取一定质量的壳聚糖溶于2％的醋酸水溶液(v／v)，过滤除去未溶杂质，离心去除气泡(4000rpm，10min)，然后将该壳聚糖溶液倒入聚四氟乙烯培养皿中(d内径3．8cm，h：0．7cm)，收稿日期：2

4、011—10—14资助项目：国家自然科学基金(31000441)；中央高校基本科研业务费(JB—SJ1009、JB—JC1009)及华侨大学校级科研基金(10HZR10)8期龙瑞敏：数理统计在支架形貌分析中的应用63放入低温冷冻冰箱冷冻，然后进行真空冷冻干燥．干燥后样品进行水化处理(用0．1MNaOH浸泡冲洗，再用大量的蒸馏水冲洗，直至支架浸泡液pH接近中性)以去除残余醋酸，继续真空冷冻干燥获得产品．1．3孔隙率测定孔隙率的测定采用石桂欣等报道的测定多孔支架孔隙率的方法【4】1采用比重瓶，恒温30。条件下测定，具体操作如下：选用一个比重瓶装满

5、乙醇称重w；把重ws的样品浸入乙醇中，脱气，务必使乙醇充盈于多孔支架的孔中，然后再加满乙醇，称重为w2；把浸满了乙醇的样品取出后，剩余的乙醇与比重瓶称重W3．孔隙率￡：(一一)／(w1一)1．4支架形貌观察支架的形貌用PhilipsXL30型扫描电子显微镜观察，加速电压为20kV(部分为10kV)．样品用导电胶固定在铜台上，喷金，然后进行观察．表面形貌定义为‘觊整、一般、不规整”，分别用“++、+、一”表示．支架的表面微观结构特征可用有效孔径(d)表示，有效孔径通过以下公式计算【5—6]：d：、／1其中z为孔隙长度，h为宽度，从SEM照片中随

6、机选取2O个孔隙(n=20)统计．图片采用图像分析系统软件ImageJ1．32j分析，数据采用统计软件SPSS13．0forWindows进行统计分析与处理．2结果与讨论实验以壳聚糖支架为模型，参考了L18(3)正交表的形式，通过改变壳聚糖的分子量、壳聚糖的浓度、冷冻温度以及冷冻时间，共安排了18组实验，实验条件见表1．表1实验基本条件No．CS的粘CS浓度冷冻冷冻No．CS的粘CS浓度冷冻冷冻度(cps)(％，w／v)温度(。)时间(d)度(cps)浓度(％，w／v)温度(。)时间(d)CS表示壳聚糖支架的表面形貌电镜图见图1所示，其中括号

7、中的符号“++、+、一”分别代表表面形貌为“规整、一般或不规整”．8期龙瑞敏：数理统计在支架形貌分析中的应用65由支架的表面形貌电镜图可见，壳聚糖的分子量、壳聚糖的浓度、冷冻温度以及冷冻时间对支架形态影响还是比较明显的，合适的配比可以制备出形貌规整的支架材料．图2反映了支架的平均孔径以及孔隙率情况．由图1可见，支架的孔径均比较大，主要范围在100#m~250#m中间，其中5孔径更达到了390#m．有文献报道[6-r】，直径20#m的孔径有利于一些成纤维细胞的生长，20~125#m的孔径有利于成年哺乳动物皮肤的再生，而100~250#m的孔径有

8、利于骨的再生．因此，选用不同孔径的支架材料将影响到其在组织工程中的应用领域．另外，支架的孔隙率均比较高，都在85％以上，大部分在90％以上，这样高的孔隙率有利于细胞