基于聚醚醚酮的骨科植入材料生物相容性研究

本研究基于聚醚醚酮的骨科植入材料生物相容性的研究,进一步分析聚醚醚酮(polyether-ether-ketone,PEEK)骨科植入材料生物的相容性能,以有效提高其生物功能性,进而获得更加可靠的骨-植入体界面。本研究通过以新西兰大白兔为研究对象,采用改性/未改性的PEEK材料制备了腰椎模型并植入,最后进行了生物力学与Micro CT分析。实验研究表明,以改性及未改性的PEEK材料制备的腰椎假体在植入动物体内后后,动物体内未发生显著相关的急慢性毒性反应。对比植入的两种PEEK假体我们发现,改性的PEEK腰椎假体在植入动物后第4周,其临近椎骨的植入部位在骨体积分数等参数上发生了明显的改善(p0.05);植入后第8周检查,以骨体积分数(BV/TV)、(骨密度(BMD)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁分离度(Tb.Sp)以及骨表面体积分数(BS/BV)等为代表的多项重要的骨组织形态计量学参数均发生了显著的改善(p0.05)。同时,研究通过采用拔出试验来验证植入材料的生物力学性能,实验发现改性PEEK材料能够有效促进植入假体与椎骨的紧密结合。因此,实验中针对PEEK材料采用rh BMP-2与胶原蛋白对表面进行改性可以高效地、快速地达到效果,并且能够明显提高骨科植入的PEEK材料的生物功能性与生物相容性。     

复方贞术调脂胶囊调控MEKK2-Wnt偶联拮抗β-catenin泛素化改善大鼠糖皮质激素骨质疏松症

目的 探究复方贞术调脂胶囊(FTZ)干预下调控促分裂原活化蛋白激酶激酶激酶2(mitogen-activated protein kinase kinase kinase 2,MEKK2)-Wnt偶联拮抗β-catenin泛素化,及对骨量变化、细胞成骨能力的影响。方法 SPF级雄性大鼠随机均分为正常对照组、甲强龙组(模型组)、甲强龙+生理盐水组(空白对照组)和甲强龙+FTZ组(实验组)。分别对股骨近端松质骨进行Micro-CT检查、组织病理染色,测定Wnt3a、MEKK2、β-catenin蛋白表达;提取模型BMSCs,经FTZ含药血清干预后,进行碱性磷酸酶和茜素红染色;测定成骨分化相关基因ALP、Runx2、OCN表达;测定MEKK2、β-catenin蛋白表达;以及β-catenin/TCF转录水平。结果 1)在Micro-CT中,实验组与模型组相比,前者BV/TV、Tb.Th、Tb/N等值降低,Tb/sp升高(P0.05)。ROI三维重建可见实验组骨小梁骨质改善,局部性修复;2)经苏木精-伊红染色中,实验组可见骨小梁密度较模型组高、骨小梁形态较好;3)实验组骨组织中Wnt3a、MEKK2、β-catenin表达较模型组增加(P0.05);4)GIOP大鼠模型提取BMSCs并予BMP2诱导,经FTZ含药血清(实验组)干预后,碱性磷酸酶和茜素红染色结果提示实验组成骨反应增强(P0.05);5)BMSCs经FTZ含药血清干预,可提高β-catenin/TCF转录活性(P0.05);促进β-catenin、MEKK2蛋白表达(P0.05)。结论FTZ通过调控MEKK2-Wnt偶联拮抗β-catenin泛素化防治GIOP,从而改善微观骨性结构。     

联合高分辨率MRI和micro-CT评价桃红四物汤对兔股骨头坏死的修复作用

目的建立激素性股骨头坏死(SIONFH)家兔模型,联合高分辨率MRI和micro-CT评价桃红四物汤(THSWD)对于SIONFH微观骨性结构破坏的修复作用。方法将25只新西兰兔随机分为3组:正常组5只、模型组和中药组(桃红四物汤组)各10只,采用内毒素(LPS)联合甲强龙(MPS)的方法制备激素性股骨头坏死模型,中药组给予0.3 g/kg桃红四物汤混悬液灌胃,正常组和模型组灌服等体积超纯水。实验第8周分别进行股骨头部3.0 T高分辨率磁共振影像仪高分辨率MRI检查,对股骨头部苏木精-伊红染色病理检测及micro CT检测。结果1)高分辨率MRI中模型组股骨头内可见低信号带;中药组股骨头外形趋于正常,股骨头内近骨骺处有小块低密度区,大部分骨组织灰度值正常。模型组和正常组相比,结构参数前者ROE值增加,ROE/NR比例增加,中药组与模型组相比,ROE值减少,ROE/NR比例减少,差异有显著性(P0.05)。2)经苏木精-伊红染色中,模型组可见部分骨小梁断裂,骨细胞核固缩,骨小梁空骨陷窝,骨髓细胞坏死,差异有显著性(P0.05),中药组可见成骨活动仍较为活跃,骨小梁形态较好。3)在micro-CT中,模型组与正常组相比,前者BV/TV、Conn.D.、SMI、Tb.N、Tb.Th、值降低,BS/BV、Tb.Sp增高。中药组中,BS/BV、Tb.Sp显著低于模型组,Conn.D.、SMI、Tb.N增高,差异有显著性(P0.05),ROI三维重建可见模型组骨小梁紊乱,可见普遍断裂,骨质较少;中药组相对而言骨质改善,骨小梁有局部性修复。结论桃红四物汤能促进兔SIONFH模型的微观骨性结构修复和生物力学环境改善。     

PEMFs对绝经后骨质疏松症的影响

目的:探讨低频率低强度脉冲电磁场(PEMFs)对绝经后骨质疏松症大鼠的影响.方法:选取3-5月龄雌性SD大鼠,随机分为五组,即阴性对照组(Sham),模型组(Model),阳性对照组(XLGB),脉冲磁场照射组(PEMFs)和给药十照射治疗组(X+P),除Sham实行假性手术外,其余四组经手术分别摘取两侧卵巢(OVX).OVX术后1月按照分组开始治疗,3个月后处死动物,测量大鼠骨转化生化指标(血清ALP,OC和尿DPD),股骨总BMD,BMC,股骨干骺端骨小梁微结构(BV/TV,Conn.D,SMI,Tb·N、Tb·Th、Th·Sp及Tb·Ar),骨生物力学性能(Stress)变化并计算,结果:XLGB、PEMFs、X+P组BMD、BMC、Th·"N、Tb·Th值显著增强,SMI,Th·Sp值显著减小(P<0.01);ALP值有所减小BV/TV,Conn.D值有所增加(P<0.05);Sham组Stress值有明显差异(P<0.01),PEMFs组有一定差异(P<0.05);提示经过磁场照射和(或)药物治疗后股骨生物力学显著增强,骨组织结构骨质疏松症状得到明显改善.结论:PEMFs对绝经后雌激素缺乏引起的OP大鼠有较好的治疗作用.     

ERα基因过表达对去卵巢骨质疏松小鼠骨密度及钙磷代谢的影响

目的: 探讨雌激素受体α(ERα)基因过表达对去卵巢骨质疏松小鼠骨代谢及钙磷代谢的影响,为靶向基因治疗骨质疏松症提供实验依据。方法: 选择SPF级雌性小鼠30只,随机分为假手术组、模型组和ERα过表达组,每组10只。采用双侧卵巢切除法制备绝经后骨质疏松小鼠模型,模型建立完成后,ERα过表达组通过椎体髓腔注射的方法转染携带小鼠ERα基因的重组腺病毒载体,模型组转染空载病毒,假手术组不作处理。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测小鼠骨组织ERα基因表达;分别于造模后检测小鼠股骨骨密度(BMD);采用Micro-CT扫描测量骨小梁数量(Tb.N)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁分离度(Tb.Sp)、骨体积分数(BV/TV),并进行股骨生物力学强度检测;采用全自动生化仪检测血清中钙(Ca)、磷(P)、骨钙素(BGP)、碱性磷酸酶(ALP)含量;采用免疫组化检测骨组织中基质金属蛋白酶的组织抑制剂1(TIMP-1)和单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)的蛋白表达水平。结果: 与假手术组相比,模型组小鼠骨组织ERα基因表达水平显著降低、BMD、BV/TV、Tb.Th、最大载荷、刚性系数、Ca和P降低,而Tb.Sp、BGP和ALP显著升高(P＜0.05);ERα过表达组小鼠骨组织ERα基因表达水平、BMD、BV/TV、Tb.Th、最大载荷、刚性系数、Ca和P较模型组小鼠显著上升;而Tb.Sp、BGP和ALP显著降低(P＜0.05)。与假手术组相比,模型组小鼠骨组织中TIMP-1平均光密度值显著降低而MCP-1平均光密度值升高,而ERα过表达组TIMP-1平均光密度值显著升高而MCP-1显著降低(P＜0.05)。结论: ERα基因过表达通过调节骨密度、骨参数、骨代谢、钙磷代谢指标及组织中TIMP-1和MCP-1的表达水平,改善骨质疏松。     

生物活性玻璃提高骨质疏松绵羊椎弓根螺钉稳定性的体内实验研究

目的:研究生物活性玻璃(Bioactive Glass,BG)在骨质疏松绵羊体内强化椎弓根螺钉固定的力学效果,并观察钉道界面及材料吸收等情况。方法:4只成年雌性小尾寒羊,采用去势联合激素注射方法建立骨质疏松绵羊模型。选择绵羊L2至L5双侧椎弓根,随机化选取一侧直接拧入椎弓根螺钉(空白组),对侧采用BG强化钉道后拧入椎弓根螺钉(实验组)。术后3月随机选取6个椎体(12枚椎弓根螺钉),对螺钉骨质界面行显微CT分析和组织学观察。对剩余10个椎体(20枚椎弓根螺钉)行轴向拔出实验,分析螺钉固定强度。结果:术前绵羊腰椎BMD为0.818±0.0310 g/cm2,建模完成后为1.000±0.0316 g/cm2,BMD平均值下降22.38%,差异有统计学意义(P<0.05)。实验组螺钉骨质界面的Tb.Th、Tb.N组较对照组分别增加143.60%和33.56%,差异有统计学意义(P<0.05)。实验组钉道周围材料绝大部分已经降解吸收,大量新生骨组织紧密包裹螺钉;对照组钉道周围骨量较少,钉骨结合不紧密,实验组螺钉骨质界面结合优于对照组。实验组的最大轴向拔出力为1083.04±86.37N,空白组为871.76±79.03N,前者较后者提高25.26%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:生物活性玻璃能显著改善骨质疏松情况下螺钉骨质界面的骨微观结构,进而提高椎弓根螺钉的把持力。     

染料木黄酮对去势大鼠骨骼矿化的影响

目的: 研究染料木黄酮对去势大鼠骨骼矿化的影响.方法: 雌性Wistar大鼠47只随机分为假手术组,去势对照组、去势 雌激素组(己烯雌酚20 μg.kg bw-1.d-1)、去势 染料木黄酮组(剂量分别为25、50、100 mg.kg bw-1.d-1).饲养三个月后处死,测定骨密度、骨矿化相关参数、骨钙、磷、锌、镁、锰、血清甲状旁腺激素、降钙素和雌激素含量.结果: 大鼠去势后,股骨骨密度降低,平均类骨质宽度增大,骨矿化延迟时间和类骨质成熟时间延长,骨中钙、磷、锌、镁和血清雌激素含量降低,与假手术组相比均有显著性差异(P＜0.05);补充染料木黄酮后,股骨骨密度有改善的趋势,平均类骨质宽度变窄,骨矿化延迟时间和类骨质成熟时间缩短,骨中钙、磷、镁含量升高.结论: 染料木黄酮通过促进类骨质矿化,减少骨中钙、磷、镁丢失,预防骨质疏松的发生.     

生物活性玻璃提高骨质疏松绵羊椎弓根螺钉稳定性的体内实验研究

目的：研究生物活性玻璃（Bioactive Glass,BG）在骨质疏松绵羊体内强化椎弓根螺钉固定的力学效果,并观察钉道界面及材料吸收等情况。方法：4只成年雌性小尾寒羊,采用去势联合激素注射方法建立骨质疏松绵羊模型。选择绵羊L2至L5双侧椎弓根,随机化选取一侧直接拧入椎弓根螺钉（空白组）,对侧采用BG强化钉道后拧入椎弓根螺钉（实验组）。术后3月随机选取6个椎体（12枚椎弓根螺钉）,对螺钉骨质界面行显微CT分析和组织学观察。对剩余10个椎体（20枚椎弓根螺钉）行轴向拔出实验,分析螺钉固定强度。结果：术前绵羊腰椎BMD为0.818±0.0310 g/cm2,建模完成后为1.000±0.0316 g/cm2,BMD平均值下降22.38%,差异有统计学意义（P〈0.05）。实验组螺钉骨质界面的Tb.Th、Tb.N组较对照组分别增加143.60%和33.56%,差异有统计学意义（P〈0.05）。实验组钉道周围材料绝大部分已经降解吸收,大量新生骨组织紧密包裹螺钉;对照组钉道周围骨量较少,钉骨结合不紧密,实验组螺钉骨质界面结合优于对照组。实验组的最大轴向拔出力为1083.04±86.37N,空白组为871.76±79.03N,前者较后者提高25.26%,差异有统计学意义（P〈0.05）。结论：生物活性玻璃能显著改善骨质疏松情况下螺钉骨质界面的骨微观结构,进而提高椎弓根螺钉的把持力。     

人体颈椎松质骨显微结构和力学性能的区域性差异研究

目的:探讨人体脊柱松质骨骨骼显微结构和力学性能的区域性差异,为松质骨三维结构采样部位的选取提供参考。方法:显微CT扫描6块颈6椎体标本获得三维图像,依据椎体内解剖位置的不同,将松质骨划分为6个位置组:外侧、内侧、腹侧、背侧、头侧和尾侧。利用显微结构参数骨体积分数(Bone volume to tissue volume,BV/TV)、骨表面积和骨体积的比值(Bone surface to bone volume,BS/BV)、骨小梁数量(Trabecular number,Tb.N)、骨小梁厚度(Trabecular thickness,Tb.Th)、骨小梁分离度(Trabecular separation,Tb.Sp)和个体化骨小梁分割方法(Individual trabeculae segmentation,ITS)分析6个位置组内松质骨显微结构,并利用有限元分析,获得6个位置组内松质骨的力学性能参数表观弹性模量和表观剪切模量。分别两两对比外侧和内侧,腹侧和背侧,头侧和尾侧松质骨的显微结构参数(BV/TV、BS/BV、Tb.N、Tb.Th、Tb.Sp和个体化骨小梁分割得到的参数)和力学性能参数(表观弹性模量和表观剪切模量)。结果:头侧和尾侧的主要显微结构参数BV/TV、Tb.Th、Tb.N等和表观弹性模量均存在显著差异(P0.05)。腹侧和背侧、内侧和外侧的主要显微结构参数BV/TV、Tb.Th、Tb.N等无显著差异。外侧和内侧的表观弹性模量在非主方向即内外方向和腹背放上上存在显著差异(P0.05),在主方向即头尾上无显著差异。结论:在实验中采集椎体松质骨样本以及临床上利用高分辨率CT分析椎体松质骨结构时,感兴趣区域要同时涵盖头侧和尾侧。     

去卵巢大鼠腰椎骨微结构变化的动态观察

目的:动态观察去卵巢大鼠腰椎骨微结构的变化。方法:将90只3月龄雌性SD大鼠按体重进行分层随机抽样分组,分为基础组(10只)、假手术组(40只)和去卵巢组(40只)。手术前(0周)处死基础组大鼠,手术后3、6、12、24周时,分批处死假手术和去卵巢组大鼠各8-10只。从每组随机取6只大鼠的第5腰椎行micro-CT扫描及三维结构重建,选取椎体1 mm处,2.0 mm×3.5mm,厚0.9 mm的骨组织为感兴趣区域(interesting area),进行骨形态计量学分析。结果:与同一时间点假手术组大鼠比较,去卵巢3周时,第5腰椎体积骨密度(v BMD)、骨体积分数(BV/TV)、骨小梁数目(Tb.N)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁间隙(Tb.Sp)和结构模型指数(SMI)均无显著变化;去卵巢6周时,Tb.Th显著下降(P0.05),而其他指标均无显著变化;从去卵巢12周到24周时,不仅Tb.Th显著下降(P0.05),而且v BMD、BV/TV和Tb.N也显著下降(P0.05),同时Tb.Sp和SMI显著增加(P0.05)。结论:3月龄大鼠在去卵巢后的6周时骨小梁厚度变薄,12周以后,体积骨密度和骨体积分数下降,骨小梁数目减少。     

太湖贡湖湾食物网特征研究

应用稳定性同位素技术(13C和15N)研究了太湖贡湖湾食物网特征, 结果显示由于食物来源变化多样性影响, 导致贡湖的食物网结构和营养级关系变化较为复杂, 贡湖主要生物类群13C、15N值表现出较大的种间差异。消费者13C值从摇蚊幼虫的-32.3到锯齿米虾的-22.1, 其值大小与营养级的关系没有规律性。消费者平均15N值从褶纹冠蚌的10.3到位于顶端间下鳙的19.0, 随营养级位置而升高。群落中所有种类的15N、13C值之间没有相关性(r=0.1835, P0.05), 表明该食物网是非线性食物网。研究结果验证了杂食性生物有机体普遍存在于富营养化的贡湖水域生态系统中, 且13C结果表明, 浮游植物、固着藻类以及沉水植物为贡湖食物网中大多数生物有机体的主要碳源。贡湖食物链长度为4.44营养级。     

THE ORIGIN OF THE ACETYLCHOLINE RELEASED FROM THE SURFACE OF THE CORTEX

—The specific radioactivity of acetylcholine liberated from the surface of the rabbit occipital cortex has been compared with that of the underlying cortical synaptosomal and vesicular acetylcholine at varying times after the administration of [N-Me-³H]choline. Choline was administered by diffusion from solutions placed in cups formed by Perspex cylinders applied to the surface of the cortex. Acetylcholine was collected by diffusion into these cups. The specific radioactivity of the acetylcholine declined progressively. The effect of stimulation of afferent cholinergic pathways was to cause a fall in the specific radioactivity of the released acetylcholine. However this was always higher than that of the synaptosomal or vesicular acetylcholine as represented by fractions P₂ and D of the authors’fractionation scheme. It is concluded that acetylcholine released from the cortex must come from a store or stores more recently synthesized than the endogenous acetylcholine of these subcellular fractions.     

泽蛙单倍体细胞RNA含量对胚胎发育和成活的影响

对两栖类单倍体的综合症以及死亡原因,前人有许多不同认识,本文用实验说明,单倍体细胞的RNA含量不及二倍体的一半,并认为,单倍体泽蛙的死亡原因与其细胞中RNA含量不足密切相关。