论文部分内容阅读
组织工程方法的基本要素包括种子细胞、支架材料和细胞因子。间充质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSCs)和成体细胞如软骨细胞等都是组织工程研究中重要的种子细胞。三维多孔支架的孔径大小以及不同化学基团的表面修饰都可能对细胞行为有重要影响,但文献报道主要集中在对材料单一性质的研究,而将材料理化性质相结合系统考察生物材料与细胞之间相互作用的研究相对匮乏。为此,本论文首先选用聚己内酯(P olycaprolactone, PCL)材料,制备得到表面形貌光滑的PCL膜和不同孔径(100-200μ、200-300 μm和300-450μm)的PCL三维多孔支架；然后考察不同表面化学修饰的PCL薄膜对人MSCs (human MSCs, hMSCs)贴附和生长的影响；进一步重点考察了不同孔径和表面化学修饰的PCL多孔支架材料对hMSCs的生长、迁移、增殖和分化的影响；最后,将不同密度的兔关节软骨细胞(1abbit articular chondrocytes, rACs)接种在不同孔径的PCL支架材料上,考察接种密度和孔径对软骨细胞表型维持的影响。结果发现：(1)通过选择合适的化学修饰条件能够维持PCL薄膜表面形貌,而接触角均有降低；(2)水解处理的PCL薄膜促进了hMSCs的贴附、铺展和增殖,而过于剧烈的氨解处理则使PCL表面不利于hMSC s的生长；(3)化学修饰的PCL多孔支架接触角降低,连通性良好,hMSCs可以贴着孔壁生长,也能跨孔生长,修饰后的支架更有利于细胞的贴附和增殖,而且200-300μm孔径的支架较其它孔径更有利于细胞贴附和增殖；(4)整体上,修饰后的支架有利于hMSCs成骨分化,PCL-H支架更能促进hMSCs成软骨分化,而且孔径为200-450μm的支架更能促进hMSCs成软骨分化；(5)软骨细胞在支架内都出现了不同程度的去分化现象,接种密度为5×104 cells/scaffold比30×104 cells/scaffold的增殖速度更快,接种密度为30×104 cells/scaffold比5×104cells/scaffod和15×104 cells/scaffod对P1rACs表型的维持更有利；(6)300-450μm孔径支架上的P1rACs的生长和糖胺聚糖(Glycosaminoglycans, GAG)的分泌较其它孔径略大,而且细胞向支架内部迁移较其它孔径更深。综上所述,多孔支架材料的表面化学性质和孔径尺寸都会对hMSCs的粘附、增殖和分化以及软骨细胞表型的维持都有显著影响,而且存在显著的协同作用。该研究结果将可能为今后的组织构建过程和软骨组织工程提供科学的指导。