失重性骨質(zhì)流失地基模擬實(shí)驗(yàn)條件建立及生物學(xué)評(píng)價(jià).pdf

1、隨著空間技術(shù)的發(fā)展，空間生物學(xué)研究越來越廣泛，人們利用空間這一特殊環(huán)境開展了大量的、深入的科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。該研究不但能夠保證航天員的生命健康，同時(shí)還可以很大程度上造福于我們地面人群。因此，空間生物學(xué)研究被越來越多的研究者重視。
　　本論文旨在對(duì)空間失重性骨質(zhì)流失地基模擬實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行建立，并在此基礎(chǔ)上開展生物學(xué)評(píng)價(jià)。這主要包括三個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容：隨機(jī)定位地基模擬失重性骨質(zhì)流失實(shí)驗(yàn)條件的建立及生物學(xué)評(píng)價(jià)、抗磁懸浮地基模擬失重性骨質(zhì)流失實(shí)

2、驗(yàn)條件的建立及生物學(xué)評(píng)價(jià)、后肢去負(fù)荷地基模擬失重性骨質(zhì)流失實(shí)驗(yàn)條件的建立及生物學(xué)評(píng)價(jià)。
　　首先，針對(duì)隨機(jī)定位模擬失重性骨質(zhì)流失，我們自主研制一套配套容器。該容器由容器盒，透氣膜，硅膠墊，容器蓋組成。容器具有操作簡(jiǎn)單、可重復(fù)使用、培養(yǎng)基用量少、易排出氣泡等優(yōu)點(diǎn)。并通過生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，我們?cè)u(píng)價(jià)了配套容器的生物相容性。同時(shí)我們還設(shè)計(jì)了一共培養(yǎng)框架，該框架由繃膜內(nèi)框和繃膜外框組成，將該共培養(yǎng)框架置于配套容器中可實(shí)現(xiàn)隨機(jī)回轉(zhuǎn)條件下細(xì)胞的共培養(yǎng)

3、。
　　其次，針對(duì)抗磁懸浮模擬失重性骨質(zhì)流失，我們首先開發(fā)了一套磁腔室環(huán)境控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括二氧化碳濃度配比部分、氣體調(diào)溫調(diào)濕部分和氣體運(yùn)輸保溫部分。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)磁腔室二氧化碳濃度的調(diào)節(jié)、環(huán)境溫度的調(diào)節(jié)以及濕度的調(diào)節(jié)，確保細(xì)胞體外培養(yǎng)在嚴(yán)格的環(huán)境控制下進(jìn)行。其次，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境可控基礎(chǔ)上，我們建立了微載體/細(xì)胞抗磁懸浮培養(yǎng)方法，使細(xì)胞在大梯度強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下自適應(yīng)μg位置，實(shí)現(xiàn)真正意義上的細(xì)胞抗磁懸浮培養(yǎng)方法。并在此方法的基礎(chǔ)上，開展

4、了抗磁懸浮微載體/細(xì)胞對(duì)細(xì)胞形態(tài)和功能的研究。來源于鼠顱骨的成骨細(xì)胞系MC3T3-E1接種在Cytodex-1微載體上，細(xì)胞放置在大梯度強(qiáng)磁場(chǎng)的表觀重力為μg,1g和2g的位置，對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為12 T,16 T和12 T，分別檢測(cè)細(xì)胞的形態(tài)、增殖、凋亡和周期。研究結(jié)果顯示，強(qiáng)磁重力環(huán)境誘導(dǎo)了細(xì)胞形態(tài)的改變；強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境促進(jìn)了MC3T3-E1細(xì)胞的增殖；而2 g重力環(huán)境則抑制了細(xì)胞的增殖，促進(jìn)了caspase-3活性，同時(shí)，2 g組細(xì)

5、胞周期被阻滯在G0/G1期。最后，在細(xì)胞/微載體抗磁懸浮實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，為了使骨細(xì)胞生長基底更接近體內(nèi)真實(shí)生長環(huán)境，我們制備了羥基磷灰石微載體并進(jìn)行了生物相容性評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)采用液相沉淀法制備羥基磷灰石粉末，通過X射線衍射分析儀檢測(cè)其相組成；并以該粉末為原料通過噴霧干燥法制備出粒徑合適的羥基磷灰石微載體，掃描電鏡觀察其形貌和粒徑大?。煌瑫r(shí)通過檢測(cè)微載體浸提液對(duì)鈣離子濃度、細(xì)胞毒性、細(xì)胞面積以及細(xì)胞增殖的影響，評(píng)價(jià)其生物相容性。結(jié)果表明：微

6、載體首次浸提液中鈣離子濃度、細(xì)胞活性、細(xì)胞面積以及細(xì)胞增殖與對(duì)照組相比均有顯著性差異，二次浸提液與對(duì)照組相比均無顯著性差異。
　　最后，針對(duì)后肢去負(fù)荷模擬失重性骨質(zhì)流失，我們開發(fā)了一套便攜式鈣離子濃度檢測(cè)原理樣機(jī)，并進(jìn)行生物學(xué)評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)以大鼠后肢去負(fù)荷為模型，以尿鈣濃度作為主要研究指標(biāo)，初步探討了尿液中鈣離子濃度作為早期評(píng)價(jià)失重性骨質(zhì)流失間接指標(biāo)的可行性。研究了大鼠后肢去負(fù)荷模型對(duì)大鼠的體重、股骨和脛骨的骨密度、股骨骨干質(zhì)量和骨灰

7、質(zhì)量、血清和尿液中鈣離子濃度的影響。結(jié)果顯示大鼠后肢去負(fù)荷一周后體重有明顯下降趨勢(shì)，股骨和脛骨的骨密度從第二周開始有顯著性變化，三周后股骨骨干質(zhì)量和骨灰質(zhì)量也有顯著性降低，尿液中鈣離子濃度從第三天開始明顯高于對(duì)照組，且第七天時(shí)達(dá)到峰值，之后平穩(wěn)下降，但仍然高于對(duì)照組。從骨密度和尿鈣濃度的相關(guān)性分析可知，骨密度和尿鈣濃度存在較好的負(fù)相關(guān)性，且尿液鈣離子濃度反應(yīng)更為及時(shí)、靈敏。
　　綜合以上研究，本論文完成了隨機(jī)定位、抗磁懸浮以及后肢