柱状多孔磷酸三钙载体内细胞增殖与流场变化的研究

目的通过流体力学模型分析三维灌注培养条件下载体内细胞增殖与流场变化的关系。方法利用灌注型生物反应器对复合骨髓基质干细胞的β-TCP载体进行动态灌注培养,对不同时间段的载体行组织形态学观察和计量,建立灌注系统的流体力学模型,比较载体不同区域细胞增殖速度与流场的关系。结果细胞在β-TCP载体内增殖速度随培养时间的延长而增加。培养1周,大部分区域细胞大多呈单层排列;培养2周,部分孔道已填满了细胞。培养4周,大部分孔道被细胞填满,有些区域细胞数量减少。建立载体随机孔道结构的流体分析模型发现,细胞生长较快区域对应的流速大多在0.14～0.64 mm/s,剪切应力在0.0029～0.017 Pa。结论载体内流体环境(流体剪切应力和流速)影响细胞在载体各个部位的生长,细胞生长导致载体内连通流道的结构和大小发生变化,其流体微环境亦随着发生变化,设计有利于成骨转化的载体结构要考虑这一因素。