镁合金对骨髓干细胞凝集态的刺激效应研究

骨髓干细胞凝集态是存在于骨髓腔中稳态下的一种球状体，在一定动员条件下可解凝出骨髓基质干细胞。本项目主要研究将镁金属固定物植入骨髓腔后，骨髓干细胞凝集态如何解凝并在镁合金固定物周围成骨。课题拟建立骨髓干细胞凝集态的生长动力学模型，并利用其参数在体外应用羟丙基甲基纤维素三维培养骨髓干细胞凝集态，之后通过标记动态观察其在镁合金周围的成骨过程。实验的最终目的是通过镁合金植入后骨髓干细胞凝集态的生物学特性变化来筛选关键炎症因子和信号传导通路蛋白，便于后期将其应用加强降解性镁合金作为骨科内固定物的固定效果，以其利用其中的有利因素并去除不利因素，免除病人二次手术痛苦，从而加速创伤愈合及提高愈合质量。这些问题的解决不仅有助于更深入的认识骨创伤的修复机理，而且也为应用组织工程原理修复骨缺损和骨创伤提供了很好的理论依据。

主要结果如下：1、我们使用显微CT很好的研究了镁合金在大鼠体内的降解情况，此方法能够精确测定新骨组织在移植物周围的生成数量，在观察组织的精度可以达到10微米，并利用Materialise公司的mimics 16.0软件重建了移植物及周围组织的三维情况。2、利用学校从德国购买的EXAKT精密切片-磨片系统，制作了镁合金移植材料及其周围骨组织的切片，正文列出了用硬组织切片机取得的镁合金切片照片，目前正在针对切片后的利用mimics软件对切片进行组织三维重建进行进一步的研究。3、在骨髓细胞的体外三维培养中，已经掌握了细胞三维培养的胶体的制备技术，摸索出了正确的胶体浓度、渗透压的制备技术，这一技术很好的解决了低成本的细胞体外三维培养技术，完全脱离了使用高成本的三维培养仪器的思路，为体外三维培养细胞提供了非常好的思路。4、在制作镁合金的技术方面，在冶炼技术方面有了本质性的突破，因为主持者是医学出身，在中科院金属研究所做了2年的博士访学，在金属材料的制备方面也有了很多的知识积累，在查找了国内外相关资料后，发现国外在制备直径小于2mm的镁合金方面基本还是一片空白，作者与扬州三明医疗器械有限公司合作，成功的开发出了WE43、AZ31、AE21系列的1.2mm，0.5mm,0.3mm直径的镁合金丝，在开发极细镁合金丝的过程中，利用了英国Sente Software公司开发的JMatPro软件，一款功能强大的材料性能模拟软件，成功研发成功极细镁合金丝，并出售到巴西、瑞士、美国和日本等多个国家，极细材料的研发成功为实验的进一步进展打下了良好的基础，也实现了在大样本大鼠身上种植的可能。