低溫保護劑處理關(guān)節(jié)軟骨的若干問題研究.pdf

1、關(guān)節(jié)軟骨損傷是導(dǎo)致人類運動功能障礙的重要原因，異體關(guān)節(jié)軟骨移植是一種有效的治療手段。移植手術(shù)的廣泛開展有賴于關(guān)節(jié)軟骨庫存的建立，以及成熟的關(guān)節(jié)軟骨長期保存技術(shù)。近年來提出的液相線跟蹤法(liquidus-tracking method，LTM)在玻璃化保存關(guān)節(jié)軟骨方面取得了較好的效果，是一項很有應(yīng)用前景的保存方法，對該方法內(nèi)在機理的深入研究將有助于保存方案的完善以及保存效果的提高。本文全面綜述了國內(nèi)外關(guān)節(jié)軟骨長期保存的歷史和研究現(xiàn)狀，以

2、羊膝關(guān)節(jié)軟骨為對象，以減少關(guān)節(jié)軟骨在低溫保護劑中的處理步數(shù)和處理時間為目標(biāo)，從傳熱傳質(zhì)的角度對LTM中低溫保護劑處理過程進行了理論和實驗研究，開展了以下工作:
　　 1)實驗確定了關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)需要載入的二甲亞砜最佳濃度。先采用差示掃描量熱技術(shù)獲得了不同濃度(43％(w/w)～50％(w/w))的二甲亞砜/CPTes2溶液的玻璃化臨界冷卻速率和避免反玻璃化臨界升溫速率，隨后對4 mL二甲亞砜/CPTes2溶液的冷卻和升溫速率進行了實

3、驗測量，根據(jù)上述兩項實驗確定可以采用47.5％(w/w)作為關(guān)節(jié)軟骨樣品內(nèi)二甲亞砜的最終載入濃度。
　　 2)實驗研究了二甲亞砜對關(guān)節(jié)軟骨的滲透性。提出采用紫外-可見吸收光譜法定量分析二甲亞砜的含量并進行了實驗驗證，隨后應(yīng)用此方法對寬溫度范圍(37℃～-30℃)內(nèi)不同濃度(10％(w/w)～64.5％(w/w))二甲亞砜滲透關(guān)節(jié)軟骨的過程進行了定量研究，獲得了經(jīng)歷不同處理過程的關(guān)節(jié)軟骨片內(nèi)的二甲亞砜的含量。實驗發(fā)現(xiàn)，滲透達平衡時

4、軟骨片內(nèi)的二甲亞砜濃度約為外部處理溶液濃度的90％。
　　 3)建立了新的描述二甲亞砜滲透關(guān)節(jié)軟骨過程的理論模型。滲透模型可實現(xiàn)對二甲亞砜在關(guān)節(jié)軟骨中的有效擴散系數(shù)進行直接計算，彌補了現(xiàn)有模型對實驗數(shù)據(jù)依賴性大的不足。在本文的研究溫度和濃度范圍內(nèi)，二甲亞砜在關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)的滲透量的模型預(yù)測結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好。
　　 4)對關(guān)節(jié)軟骨片的LTM保存方案進行了分析和優(yōu)化。運用上述新的理論模型，結(jié)合軟骨細胞膜的傳質(zhì)模型以及軟骨細

5、胞的生物物理特性，對現(xiàn)有LTM方案中的傳質(zhì)現(xiàn)象以及軟骨細胞可能遭受的損傷進行了理論分析，并在此基礎(chǔ)上提出了對階梯式液相線跟蹤法保存關(guān)節(jié)軟骨片的方案進行改進的思路。按新思路提出的方案在總處理步數(shù)上可減少2步，總處理時間上可縮短35％。處理步數(shù)和處理時間的減少不僅可節(jié)省人力物力，而且在處理溫度和處理濃度保持不變的情況下，處理時間的縮短將有助于降低軟骨細胞遭受毒性損傷和寒冷損傷的風(fēng)險。
　　 5)提出了骨軟骨栓的LTM保存方案。對于階