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中华口腔医学杂志 2017年第8期52卷 492-498页

作者：穆月赵继志杨春祖岩李倩中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院口腔科北京100730 清华大学航空航天学院生物力学与医学工程研究所北京100083

目的模拟体内组织弹性微环境,构建聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）基底,探究该基底的弹性模量对大鼠骨髓间充质干细胞（rat bone marrow stromal cells,rBMSC）成骨分化的影响.方法通过调节PDMS基底固化剂及预聚物的比... 详细信息

目的模拟体内组织弹性微环境,构建聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）基底,探究该基底的弹性模量对大鼠骨髓间充质干细胞（rat bone marrow stromal cells,rBMSC）成骨分化的影响.方法通过调节PDMS基底固化剂及预聚物的比例（质量比1：10、1：20、1：35、1：60、1：80）制备5组弹性基底（分别为1：10、1：20、1：35、1：60及1：80组）;采用原子力显微镜观察并测量基底表面的弹性模量;rBMSC在不同弹性模量基底上诱导培养7 d后,采用实时荧光定量PCR、蛋白质免疫印迹法、免疫荧光染色检测及碱性磷酸酶（alkaline phosphatase assay,ALP）活性测定等方法检测成骨标志物骨桥蛋白、骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein 2,BMP2）、Ⅰ型胶原、骨钙蛋白的蛋白及mRNA表达.结果 PDMS能模拟生物体内不同组织的弹性,经过表面修饰后,rBMSC在其上贴壁良好,形态规则.培养7 d后,不同弹性基底上rBMSC的4种成骨标志物的表达不同,差异有统计学意义（P＜0.05）.1：20组[弹性模量为（354.1±40.9）kPa],其rBMSC表达的ALP活性显著高于其他4组（P＜0.05）,其骨桥蛋白、BMP2、Ⅰ型胶原的蛋白表达量（分别为1.80±0.37、1.79±0.28及4.12±0.94）,BMP2、骨桥蛋白、Ⅰ型胶原及骨钙蛋白的mRNA表达量（分别为1.30±0.11、1.93±0.29、1.55±0.13及2.56±0.37）均有显著增高的趋势（P＜0.05）.免疫荧光染色结果显示,Ⅰ型胶原、骨桥蛋白及骨钙蛋白3种成骨标志物在细胞内部呈阳性表达.结论 PDMS可满足弹性基底诱导rBMSC骨向分化实验的要求,可作为良好的可观察的实验基底材料,其基底的弹性模量对rBMSC的骨向分化有明显影响.当PDMS弹性模量在特定范围内时,rBMSC向成骨系方向分化最理想.

关键词：骨髓间充质干细胞聚二甲基硅氧烷基底弹性诱导骨向分化

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PDMS基底弹性对大鼠骨髓间充质干细胞骨向诱导分化的影响

PDMS基底弹性对大鼠骨髓间充质干细胞骨向诱导分化的影响

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作者：穆月北京协和医学院

学位级别：硕士

目的：观察大鼠骨髓间充质干细胞（Bone marrow-deri ved mesenchymal stem cells, BMSCs）在不同弹性的聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane,PDMS）基底上的骨向分化差异,寻找合适的骨向分化基底硬度范围,明确高弹性模量的基底是否适... 详细信息

目的：观察大鼠骨髓间充质干细胞（Bone marrow-deri ved mesenchymal stem cells, BMSCs）在不同弹性的聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane,PDMS）基底上的骨向分化差异,寻找合适的骨向分化基底硬度范围,明确高弹性模量的基底是否适合BMSCs向成骨细胞分化,以期未来能够通过调整骨替代材料的弹性,模拟适于骨向分化的理想条件,从而提高其成骨诱导能力,最终在体内环境下达到骨组织重建的最佳状态。方法：本研究拟结合材料学、生物力学和分子生物学的理论和方法,进行体外实验。以PDMS制各弹性模量为2170±340KPa、354±40KPa、50±12KPa、14±1KPa、4± 0.1KPa的基底,模拟生物体内不同组织的弹性,培养大鼠骨髓间充质干细胞,利用实时定量聚合链式反应（Real-time PCR）、免疫印迹检测（Western blot）、免疫荧光染色检测（Immunofluorescence）、碱性磷酸酶活性测定（Alkaline Phosphatase Assay）等方法,从细胞形态、成骨分化分子指标蛋白检测和细胞功能等方面来评估调控PDMS的基质弹性对骨髓间充质干细胞骨向分化影响。结果：PDMS能够模拟生物体内不同组织的弹性,弹性模量可从2170±340KPa到4±0.1KPa,经过表面修饰后,大鼠BMSCs在其上贴壁良好,形态规则,培养7天后,不同弹性基底上的BMSCs表现出骨向分化差异。在弹性模量为2170±340KPa.354±40KPa.50±12KPa.14±1KPa.4±0.1KPa的PDMS基底上诱导培养7天后,大鼠BMSCs在弹性模量为354±40KPa的基底上表现出更显著的骨向分化能力,与本组实验内其他弹性模量的基底比较有显著性差异。结论：PDMS可满足弹性基底诱导大鼠骨髓间充质干细胞骨向分化实验的要求,可作为良好的观察其体外培养的实验基底材料。PDMS基底的弹性模量在354±40KPa范围内时,BMSC向成骨系方向分化最理想。

关键词：骨髓间充质干细胞聚二甲基硅氧烷基底弹性诱导骨向分化

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