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載有辛伐他汀的生物仿生涂層的鈦棒在骨形成中的作用的研究

2020-05-26 10:06譚桔
關(guān)鍵詞:成骨細(xì)胞白兔辛伐他汀

譚桔

摘?要:一般而言,他汀類的藥物其主要功能是降低血漿膽固醇水平,減輕血管動脈粥樣硬化,減少心血管疾病的病殘率以及病死率。Mundy[1]第一次提出了他汀類的藥物對骨組織的代謝具有影響性,可以通過他汀類藥物治療和預(yù)防骨質(zhì)疏松癥,Mundy首次提出的時間是在1999年。在其之后有許多學(xué)者通過動物實驗,證明了他汀類藥物是可以促進骨折的愈合的,并且通過載體能夠促進局部新骨的形成[2]。一些臨床實驗的研究也基本上證明了他汀類藥物能夠增加骨密度 [3]。本次實驗,利用藥物與鈣磷離子共沉積于鈦棒表面這一特點,將辛伐他汀加于鈦棒上,通過體內(nèi)實驗來觀察涂層對成骨的影響。

一、材料和方法

(一)材料

純鈦棒購自浙江慈溪醫(yī)療器械廠,HCI,H2SO4,NaOH等由浙大材化學(xué)院惠贈。場發(fā)射掃描電子顯微鏡(荷蘭FEI公司,型號:SIRION),傅里葉變換紅外光譜儀(美國Nicdet公司,型號:Nexux670),純辛伐他汀粉末(臺州市天瑞化工有限公司),成年新西蘭白兔6只(購自浙大華家池校區(qū)實驗動物中心,體重2.6-3.2KG)。

(二)方法

1.酸堿熱處理鈦棒

首先,以0.25-0.5mm大顆粒金剛砂磨砂光滑面鈦棒,依次以丙酮、75%乙醇、蒸餾水超聲清洗各15 min。其次,將20mL尿素酶溶液(1.5mg/mL)與30mL碳化二亞胺溶液(5mg/mL)混合,將鈦棒浸入到尿素酶-碳化二亞胺混合溶液中,37℃水浴維持18小時,最終我們得到尿素酶修飾的鈦棒。

尿素酶修飾的鈦棒置入PBS溶液沖洗;最后將Ca(NO3)2、NH4H2PO4、尿素混合溶解于水中使各自濃度達(dá)到10mM、6mM和10mM,用50mM氨水調(diào)解PH值在5.8,配置混合溶液,然后將尿素酶修飾的鈦棒浸入100mL上述混合溶液中,37℃維持1小時,這樣在鈦棒表面被羥基磷灰石涂層。制成生物仿生鈣磷涂層的鈦棒。

2.載有辛伐他汀的鈣磷涂層鈦棒的制備

50mg辛伐他汀溶解于1mL95%乙醇和1.5mL0.1M氫氧化鈉溶液中,50℃水浴箱加熱2小時,最終用蒸餾水將溶液配制成為10mL的母液,將其保存于-20℃冰箱中,根據(jù)需要可將母液稀釋至所需濃度(10-7mol·L-1)。加入PBS仿生溶液后同上制成載有辛伐他汀的鈣磷涂層鈦棒。

3.動物實驗

分為3組,純鈦棒(A組)、鈣磷涂層的鈦棒(B組)、載有辛伐他汀的涂層鈣磷涂層的鈦棒(C組)三組,本組使用的動物為成年的新西蘭白兔6只,使用1% 戊巴比妥鈉按30mg/kg體重對白兔進行麻醉,雙側(cè)下肢去毛、對裸露的皮膚用碘酒酒精進行消毒,在雙側(cè)脛骨上段前內(nèi)側(cè)皮膚切口,長約1.8cm,依次切開皮膚、皮下組織和骨膜,在脛骨干上用牙科鉆取與長軸垂直的骨洞(約2mm×2mm),在插入鈦棒之前用生理鹽水沖洗干凈,縫合切口。術(shù)后將白兔分籠飼養(yǎng),連續(xù)三天肌肉注射青霉素80萬u預(yù)防感染。分別于術(shù)后8、12周將白兔處死,取材。HE染色,掃描電鏡觀察。

二、討論

應(yīng)用仿生改性鈦表面的意圖主要在于在鈦金屬表面制備活性TiO2層,使其能在體液狀態(tài)下誘導(dǎo)磷酸鹽的沉積。在實驗中,為了使其表面粗化,需要使用對鈦表面磨砂、酸蝕等微刻蝕技術(shù),這樣一方面可以擴大植入體的表面積,并通過擴大的表面積提高機械鎖合力和增加植入體的初期穩(wěn)定性;另一方面,對成骨細(xì)胞功能的表達(dá)也是有利的。

骨結(jié)合就是指體內(nèi)埋植的植入體與骨組織之間形態(tài)上的緊密接觸,不間隔任何軟組織。這是金屬植入體與骨組織成功結(jié)合的重要標(biāo)準(zhǔn)。骨結(jié)合并不是孤立存在的一種現(xiàn)象,而是依賴于前期的骨誘導(dǎo)和骨傳導(dǎo)。因此,當(dāng)種植體植入骨內(nèi)時,種植材料表面的骨誘導(dǎo)因子,將會刺激和誘導(dǎo)種植床周圍的骨髓干細(xì)胞、骨前體細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞,然后,成骨細(xì)胞分泌細(xì)胞外基質(zhì),進而礦化形成礦化小結(jié),最終新骨的形成。簡而言之,骨誘導(dǎo)就是募集未成熟的細(xì)胞,然后刺激這些細(xì)胞分化成為成骨細(xì)胞,這也是骨折愈合和種植體愈合的普遍生物學(xué)機制。

參考文獻:

[1] Mundy G,Garrett R,Harris S,et al.?Stimulation of bone formation in vitro and in rodents by statins . Science,1999,286:1946-1949.

[2] Oxlund H,dalstra M,Andreassen TT,et al.Statin given perorally to adult rats incteases cancellous bone mass and compressive strength. CalcifTissueInt,2001,69:299-304.

[3] Solomon DH,F(xiàn)inhelstein JS,Wang PS,et al. Statin lipid-lowering drugs and bone mi- neral density.Pharmacoe pidemiol Drug Saf,2005,14:219-226.

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