Wnt-β-catenin信號通路在納米拓撲結構誘導骨髓間充質干細胞向成骨細胞分化中的作用和機理研究.pdf

1、研究目的：
　　 如何研制具有良好骨整合性能的骨科內植物材料是當前骨科關注的焦點之一，而內植物骨整合性能研究的本質是研究材料與細胞之間的相互作用，其中納米尺度上的研究更是當前研究的重點方向之一。在前期研究中我們發(fā)現(xiàn)納米人工骨材料具有更好的成骨能力和整合性能，但其機制尚不清楚。本研究旨在從細胞信號通路的角度揭示材料表面納米拓撲結構對細胞作用的可能機制，從而為更好地研制具有良好骨整合性的骨科植入物提供理論基礎。
　　 研究方

2、法：
　　 通過紫外干涉光刻制備規(guī)則、有序的納米拓撲結構，利用原子力學顯微鏡、掃描電子顯微鏡對該拓撲結構進行表征，并通過急性毒性試驗、刺激與致敏試驗、急性溶血試驗、體外細胞學試驗初步對此種方法制備的特定納米結構的安全性進行評價；從人髂前上棘的骨髓中分離、擴增、培養(yǎng)細胞，分別使用成骨誘導體系、成脂誘導體系對獲得的細胞進行誘導分化，組織學觀察并分別進行茜素紅、油紅素O染色；利用流式細胞儀對獲得的細胞進行表面抗原CD29、CD34、C

3、D44、CD45、CD105分析，對細胞進行了初步鑒定；在納米拓撲結構上進行人骨髓間充質干細胞培養(yǎng)，通過倒置相差顯微鏡、掃描電子顯微鏡觀察細胞形態(tài)，采用CCK-8方法對納米結構上細胞增殖情況進行評估，激光共聚焦顯微鏡觀察細胞骨橋蛋白(OPN)、微管蛋白(Vinculin)在納米結構上的表達情況。RT-PCR半定量分析Ⅰ型膠原蛋白(COL)，骨橋蛋白(OPN)。免疫組化方法對納米拓撲結構上細胞進行β-Catenin、GSK～3β染色，激光

4、共聚焦顯微鏡下觀察。
　　 研究結果：
　　 構建了大面積的可應用于分子生物學實驗的新型納米拓撲結構，該納米拓撲結構具有良好的生物安全性。獲得了具有成骨、成脂分化能力并高表達CD29、CD44、CD105，低表達CD34、CD45的人骨髓間充質干細胞。人骨髓間充質干細胞在納米拓撲結構上具有較好的延展性，良好的增殖能力，并具有較高的堿性磷酸酶表達，而細胞骨橋蛋白與微管蛋白同樣在納米結構上表現(xiàn)出高表達。Wnt信號通路的重要組

5、分β-Catenin、GSK-3β在納米拓撲結構上的細胞內具有較高表達。
　　 研究結論：
　　 激光干涉光刻法可以制備大面積、規(guī)則、有序、具有良好的生物相容性的納米拓撲結構。應用松質骨沖洗液及骨髓全液培養(yǎng)的方法，可較短時間內獲得較大數(shù)量具有良好增值能力，可以穩(wěn)定傳代的人骨髓間充質干細胞。人骨髓間充質干細胞(hBMSCs)在納米拓撲結構表現(xiàn)出良好的細胞增殖、活性和向成骨細胞分化的生物學特征，Wnt信號通路中兩個重要的組分