【摘要】：探究骨流失的機理并研發(fā)相應(yīng)的防治措施對于疾病性骨質(zhì)疏松仍然具有重要意義。本課題從體外骨流失的模擬出發(fā),開展了骨質(zhì)流失模擬方法及動態(tài)機械作用力對骨流失影響的研究。我們以離體骨為實驗對象,依據(jù)特定溶液與骨礦物之間的相互作用造成骨內(nèi)礦物分解的原理模擬骨質(zhì)流失效果;通過步進電機帶動旋轉(zhuǎn)軸承周期性壓迫與骨樣品直接接觸的金屬活塞實現(xiàn)了在模擬骨質(zhì)流失的同時為骨樣品施加動態(tài)機械作用力;通過鈣離子含量的實時測量實現(xiàn)了對樣品骨質(zhì)流失效果的在線監(jiān)測。利用顯微鏡觀察、骨鈣含量實時監(jiān)測與掃描電鏡能譜分析三種手段檢測模擬骨流失實驗樣品,均驗證了該方法可實現(xiàn)骨質(zhì)流失效果的模擬。通過考察動態(tài)機械作用力對骨質(zhì)流失的影響,結(jié)果表明相同的溶液作用時間內(nèi),機械力作用組樣品的鈣流失量較少,且離體骨骨鈣流失存在規(guī)律的四個時期,即快速期、慢速期、恢復(fù)期、穩(wěn)定期。應(yīng)用X射線晶體衍射技術(shù)比較機械力作用對骨樣品羥基磷灰石晶體微觀結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果顯示機械力作用使骨礦物晶體的晶粒大小(L)略微增大,晶格微應(yīng)變(ε)明顯增大。實驗結(jié)果證明了機械力作用可以增強離體骨骼的穩(wěn)定性,進而可認(rèn)為機械力作用可以在一定程度上防治骨質(zhì)流失。本論文首次將骨磷灰石晶體的晶粒大小(L)與晶格微應(yīng)變(ε)作為考察動態(tài)機械作用力對骨質(zhì)流失影響的參數(shù)。論文成果將為骨質(zhì)流失的模擬研究開拓新的思路,為骨質(zhì)流失的防治提供新的探索方向。
【圖文】：

1.1 大鼠微重力模擬裝置的設(shè)計圖與實物圖（Xu 等，2014）ure1.1 Design and manufacture photos of rat Hind limb suspension de開展的微重力模擬實驗主要使用細(xì)胞三維旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)（圖 1類型，一種是三維回轉(zhuǎn)器，利用電機帶動包含細(xì)胞培養(yǎng)皿隨機的旋轉(zhuǎn)運動，使細(xì)胞所受的重力矢量方向不斷變化，作用時就變換重力作用方向，進而消除重力對細(xì)胞的生物NASA（美國國家宇航局）研制的“旋轉(zhuǎn)壁式生物反應(yīng)器（旋轉(zhuǎn)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)（RCCS）”。該裝置包括內(nèi)外兩層圓柱時將含有細(xì)胞的培養(yǎng)基加入到兩層之間，通過電機基座使迅速轉(zhuǎn)動，通過控制旋轉(zhuǎn)速度使培養(yǎng)物保持在連續(xù)的懸浮胞上的重力下降至 10-2g（孔德勝和胡龍虎，2009；Liu 等2017），模擬空間微重力的效果。已有研究從理論上論證了擬微重力生物學(xué)效應(yīng)上的可行性（Mitteregger 等，1999；

圖 1.2 細(xì)胞微重力模擬培養(yǎng)裝置（Shi 等，2017）Figure1.2 Device for cell culture under simulated microgravity1.4 骨質(zhì)流失與機械作用力關(guān)系的研究現(xiàn)狀1.4.1 骨組織結(jié)構(gòu)骨的結(jié)構(gòu)大體上可從兩個層次上劃分，即初級結(jié)構(gòu)（圖 1.3）與精細(xì)結(jié)構(gòu)（圖1.4）。骨的初級結(jié)構(gòu)可分為骨膜、骨質(zhì)和骨髓。骨膜由纖維結(jié)締組織構(gòu)成，含有豐富的神經(jīng)和血管，對骨的營養(yǎng)、再生和感覺有重要作用。骨膜可分為內(nèi)外兩層，外層致密有許多膠原纖維束穿入骨質(zhì)，使之固著于骨面。內(nèi)層疏松有成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞，分別具有產(chǎn)生新骨質(zhì)和破壞骨質(zhì)的功能。幼年期骨膜功能非�；钴S，直接參與骨的生成；成年時轉(zhuǎn)為靜止?fàn)顟B(tài)，但是，骨一旦發(fā)生損傷，如骨折，骨膜又重新恢復(fù)功能，參與骨折端的修復(fù)愈合。骨質(zhì)由骨組織構(gòu)成，分密質(zhì)和松質(zhì)。骨密質(zhì)，質(zhì)地致密，耐壓性較大，配布于骨的表面。骨松質(zhì)，呈海綿狀，由相互
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R580

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本文編號：2624310