石墨化炭/ 炭复合材料+ 羟基磷灰石涂层(C/C+HA) 复合骨植入材料研究

目的:通过建立兔股骨缺损的动物实验模型,对采用等温化学气相沉积法和等离子喷涂技术所制备的石墨化炭/炭复合材料+羟基磷灰石涂层(C/C+HA)复合骨植入材料进行骨植入实验的的生物相容性进行评价,探索该复合材料作为植入机体骨组织的可行性依据.方法:采用骨科钻在实验动物股骨髁上钻孔的方法建立骨缺损的动物实验模型,将待研究比较的实验材料分别植入实验动物的股骨髁内,持续观察8周,在术后第2、4、8周时应用X线照片、组织学染色和扫描电镜技术,分别观察所研究材料在机体内对骨缺损愈合及其对机体的影响,进行组间比较和相关性分析.结果:石墨化炭/炭复合材料+羟基磷灰石涂层(C/C+HA)复合骨植入材料的骨植入实验生物相容性良好,材料与骨组织结合牢固,界面中成骨细胞生长明显,且炭颗粒脱落现象少,未见炎症细胞浸润.植入动物体内的材料在植入期未引起机体局部的炎症浸润反应且表面脱落的碳颗粒在机体组织中也未引起局部严重的炎症反应.在实验动物植入材料后的连续8周观察期中,组织学观察显示:表面涂有HA的炭/炭复合材料对骨组织形态改建上表现良好,其与骨组织接界处所形成的纤维结缔组织膜层厚度明显比未涂HA的材料要小,与骨组织结合更为紧密和牢固;碳颗粒出现脱落游离的现象明显减少.结论:在炭/炭复合材料表面涂以HA生物涂层对骨的形态改建和促进骨小梁生长等方面具有良好的作用,是一种具有发展潜力的骨修复材料.     

石墨化炭/炭复合材料＋羟基磷灰石涂层（C/C＋HA）复合骨植入材料研究

目的：通过建立兔股骨缺损的动物实验模型,对采用等温化学气相沉积法和等离子喷涂技术所制备的石墨化炭/炭复合材料＋羟基磷灰石涂层（C/C＋HA）复合骨植入材料进行骨植入实验的的生物相容性进行评价,探索该复合材料作为植入机体骨组织的可行性依据。方法：采用骨科钻在实验动物股骨髁上钻孔的方法建立骨缺损的动物实验模型,将待研究比较的实验材料分别植入实验动物的股骨髁内,持续观察8周,在术后第2、4、8周时应用X线照片、组织学染色和扫描电镜技术,分别观察所研究材料在机体内对骨缺损愈合及其对机体的影响,进行组间比较和相关性分析。结果：石墨化炭/炭复合材料＋羟基磷灰石涂层（C/C＋HA）复合骨植入材料的骨植入实验生物相容性良好,材料与骨组织结合牢固,界面中成骨细胞生长明显,且炭颗粒脱落现象少,未见炎症细胞浸润。植入动物体内的材料在植入期未引起机体局部的炎症浸润反应且表面脱落的碳颗粒在机体组织中也未引起局部严重的炎症反应。在实验动物植入材料后的连续8周观察期中,组织学观察显示：表面涂有HA的炭/炭复合材料对骨组织形态改建上表现良好,其与骨组织接界处所形成的纤维结缔组织膜层厚度明显比未涂HA的材料要小,与骨组织结合更为紧密和牢固;碳颗粒出现脱落游离的现象明显减少。结论：在炭/炭复合材料表面涂以HA生物涂层对骨的形态改建和促进骨小梁生长等方面具有良好的作用,是一种具有发展潜力的骨修复材料。     

碳/碳材料含硅羟基磷灰石涂层体外成骨细胞相容性研究

目的:成骨细胞在碳/碳复合材料表面羟基磷灰石涂层上有良好的长入,该实验在羟基磷灰石(hydroxyapatite HA)涂层中掺入硅后,研究成骨细胞对该涂层的生物活性,为临床骨科应用提供实验基础。方法:本研究采用化学液相气化沉积/水热法在碳/碳材料表面制备了含硅羟基磷灰石(silicon-hydroxyapatite Si-HA)涂层。在体外成骨细胞相容性的研究中,以HA涂层为对照,通过甲基噻唑基四唑(methylthiazolyl tetrazolium MTT)法测定细胞增殖反应和对细胞毒性反应,碱性磷酸酶(alkaline phosphatase ALP)测定细胞的分化,扫描电镜观察细胞生长形态,免疫荧光显影技术测定细胞的长入。结果:在HA涂层中引入硅后,Si-HA涂层和HA涂层在第2天、第4天的成骨细胞增殖实验表明前者的细胞长入数较后者多,两者的差异有统计学意义,而Si-HA涂层浸泡液中的ALP活性下降较HA涂层而言更明显,两者的差异有统计学意义,电镜扫描及荧光染色均提示在Si-HA涂层中成骨细胞的增值数更多。结论:在HA涂层中引入硅后,改变了涂层自身的晶体结构及表面电荷,同时诱导成骨细胞分泌胶原,使得成骨细胞更好的贴壁生长和增殖,成骨能力增加。在临床骨科植入物表面涂层改性上有很好的应用前景。     

羟基磷灰石/胶原类骨仿生复合材料的制备方法及机理

天然骨除了含有羟基磷灰石无机成分外,还有胶原、糖蛋白等少量的有机成分,这种混杂结构使骨具有独特性能。因此模拟天然骨的形成机制,采用仿生的方法制备羟基磷灰石／胶原类骨材料以再生骨的生物学和力学性能势在必行。本就制备羟基磷灰石／胶原类骨仿生复合材料的方法及体外模拟天然骨生物矿化和材料自组装的形成机制进行了综述。     

多孔beta-磷酸三钙与磷灰石复合材料的制备及其细胞相容性研究

综合运用三维凝胶叠层法和发泡法制备了多孔β-磷酸三钙支架。将多孔支架在1．5倍模拟体液中浸泡14天,得到材料1;或者将其在氢氧化钠溶液中浸泡4天,再在1．5倍模拟体液中浸泡14天,得到材料2。测定了两种材料的物理性能,讨论了类骨磷灰石层对材料矿物组成及其显微结构等的影响。将两组材料分别与成骨前体细胞在体外复合培养,观察和测定了细胞的形态和增殖情况。结果表明复合材料的主要成分为β-磷酸三钙,表面具有结构不完整的含有碳酸磷灰石的类骨磷灰石,成骨细胞能在两组材料上正常粘附和增殖,而且材料2上的细胞粘附情况更好,说明多孔β-磷酸三钙与磷灰石的复合材料有望成为一种有应用前景的骨修复材料和骨组织工程支架材料。     

PEEK/SPEEK/HA复合材料与成骨细胞MG-63氧化应激作用

[目的]引入界面增强剂磺化聚醚醚酮,合成新型聚醚醚酮/磺化聚醚醚酮/羟基磷灰石三元复合材料,研究该材料对成骨细胞MG-63氧化作用影响。[方法]将成骨细胞MG-63和各材料共同培养,测量材料对细胞产生丙二醛和活性氧化自由基水平,通过扫描电镜观察三元复合材料微观结构。[结果]三元复合材料上成骨细胞MG-63产生的丙二醛和活性氧化自由基浓度低于其他材料,HA质量百分比达到30%时,成骨细胞MG-63产生的丙二醛和活性氧化自由基浓度与在模拟人体正常生长条件下的数据接近,统计量P 0. 05,氧化应激作用差异相对不明显,微观下该材料具备类骨的微孔结构和孔隙。[结论]该材料对成骨细胞MG-63氧化作用低于聚醚醚酮/羟基磷灰石材料,类骨的微孔结构能够增加细胞接触面积和有利于营养运输与骨诱导作用。     

MC 3T3-E1细胞在纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架上的增殖和分化

用原位合成纳米羟基磷灰石的方法制备多孔纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架;在支架上接种MC3T3-E1细胞,瑞氏染色检测细胞形态,MTT法检测其增殖情况;在诱导培养基中培养30d后,碱性磷酸酶染色比较其分化水平;定量检测细胞的碱性磷酸酶活性;RT-PCR检测成骨相关基因的表达情况。实验结果表明:MC3T3-E1细胞在纳米级羟基磷灰石/壳聚糖复合支架上粘附铺展良好,其增殖率显著高于培养于纯壳聚糖支架上的细胞。碱性磷酸酶染色表明复合支架上的细胞有较高水平的碱性磷酸酶表达。进一步定量检测细胞的碱性磷酸酶活性,结果说明在复合支架上细胞比纯壳聚糖支架上培养的细胞碱性磷酸酶活性提高了约8倍。此外,骨分化相关特征基因骨桥蛋白OPN在复合支架上培养的细胞中的表达水平也明显高于纯壳聚糖上培养的细胞。分化成熟标志基因骨钙素OC在复合支架上培养的细胞中有表达,但是纯壳聚糖支架上培养的细胞中却未检测到。支架中纳米羟基磷灰石的加入不仅提高了前成骨细胞在复合支架上的增殖,而且还促进了它的分化。纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架表现出良好的生物相容性和生物活性,是极具前景的骨组织工程支架材料。     

MC 3T3-E1细胞在纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架上的增殖和分化

用原位合成纳米羟基磷灰石的方法制备多孔纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架;在支架上接种MC 3T3-E1细胞,瑞氏染色检测细胞形态,MTT法检测其增殖情况;在诱导培养基中培养30d后,碱性磷酸酶染色比较其分化水平;定量检测细胞的碱性磷酸酶活性;RT-PCR检测成骨相关基因的表达情况。实验结果表明：MC 3T3-E1细胞在纳米级羟基磷灰石/壳聚糖复合支架上粘附铺展良好,其增殖率显著高于培养于纯壳聚糖支架上的细胞。碱性磷酸酶染色表明复合支架上的细胞有较高水平的碱性磷酸酶表达。进一步定量检测细胞的碱性磷酸酶活性,结果说明在复合支架上细胞比纯壳聚糖支架上培养的细胞碱性磷酸酶活性提高了约8倍。此外,骨分化相关特征基因骨桥蛋白OPN在复合支架上培养的细胞中的表达水平也明显高于纯壳聚糖上培养的细胞。分化成熟标志基因骨钙素OC在复合支架上培养的细胞中有表达,但是纯壳聚糖支架上培养的细胞中却未检测到。支架中纳米羟基磷灰石的加入不仅提高了前成骨细胞在复合支架上的增殖,而且还促进了它的分化。纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架表现出良好的生物相容性和生物活性,是极具前景的骨组织工程支架材料。     

碳纤维/碳纳米管增强磷酸钙生物复合材料的血液相容性研究

目的：探讨以碳长纤维模拟骨组织中的胶原纤维束,碳纳米管弥散分布在骨水泥基质中所制备的仿生复合材料的血液相容性。方法：采用血小板静态浸渍黏附、聚集实验法,通过扫描电镜（SEM）观察复合材料表面、粗糙断面及气孔内的血栓形成情况,对其血液相容性进行研究。结果：以两种碳材料为增强相制备的复合材料与血液接触后,在材料光滑的表面、粗糙的断面及气孔内、以及碳纤维与碳纳米管的表面,由于纤维蛋白原的吸附量较少使血小板难以黏附、聚集,因此,在材料表面未能形成白血栓。结论：以碳纤维和碳纳米管为增强相制备的骨水泥生物复合材料具有良好的血液相容性。     

纤维蛋白凝胶联合磷酸钙骨水泥的理化性能及生物相容性

目的:探讨纤维蛋白凝胶联合磷酸钙骨水泥的理化性能及生物相容性.方法:将磷酸钙骨水泥作为对照组,纤维蛋白凝胶联合磷配钙骨水泥作为研究组,通过测定两组复合物抗压强度极限、抗弯强度极限、电镜结构以及固化体相组成,初步分析纤维蛋白凝胶联合磷酸钙骨水泥复合材料的理化性能及生物相容性.结果:与对照组抗压强度极限、抗弯强度极限比较,研究组抗压强度极限、抗弯强度极限明显增加,差异显著,有统计学意义(P＜0.05),扫描电镜显示研究组微孔数少于对照组,纤维分散较好.X线衍射观察在31b和35b之间均可见衍射峰,并且与对照组相比较,研究组特征衍射峰强度相对高,羟基磷灰石相比例增加.结论:纤维蛋白凝胶的加入提高了骨水泥强度,加速骨水泥向羟基磷灰石转化,是比较好的骨移植替代材料.     

α半水硫酸钙复合功能化多壁碳纳米管骨修复材料生物相容性

旨在评价α半水硫酸钙复合功能化多壁碳纳米管骨修复材料的生物相容性,为后期临床实验奠定基础。分别采用兔L929成纤维细胞与材料浸提液以及材料片剂与兔骨髓基质干细胞复合培养,在不同时段运用倒置显微镜观察,MTT检测,扫描电子显微镜分析等手段,观察材料对细胞的相容性;进行急性、亚急性毒性实验,肌肉植入实验,骨植入实验等,观察材料对组织的相容性。结果表明,L929成纤维细胞在材料浸提液中生长良好,MTT检测与对照组无显著差异(P>0.05);扫描电子显微镜结果显示,细胞能在材料上黏附并增殖;体内实验表明材料对机体无毒,无致敏性,组织相容性佳。α半水硫酸钙/碳纳米管复合材料表现出的良好生物相容性,有望在骨组织工程中得到广泛运用。     

珍珠质自然涂层钛种植体表面对MC3T3E1成骨样细胞的作用

为了研究珍珠质自然涂层钛种植体表面的体外生物相容性,将珍珠质自然涂层的钛片与MC3T3E1成骨样细胞复合培养以观察细胞的生长、增殖和分化.分别以羟基磷灰石涂层钛片和没有涂层的纯钛片作为对照组,以MC3T3E1细胞单纯培养作为空白组,分别培养3天,5天和7天,通过倒置相差显微镜和扫描电镜观察细胞生长情况,流式细胞技术检测细胞增殖活性,金氏比色法检测碱性磷酸酶(ALP)活性以及蛋白质印迹(Western blotting)法测定转化生长因子-β1(TGF-β1)表达水平.结果发现,细胞在珍珠质周围能形成良好附着,在其表面生长丰满.细胞培养第3天,第5天和第7天时,珍珠质表面的细胞增殖指数分别为(35.9±2.5)%、(69.7±3.3)%和(58.2±2.6)%,ALP活性分别为(6.123±2.917)U/g、(17.486±1.986)U/g和(23.987±1.372)U/g.第5天和7天时,实验组的细胞增殖指数、ALP活性和TGF-β1表达水平显著高于对照组和空白组(P<0.05).珍珠质自然涂层钛表面有利于MC3T3E1细胞的生长、增殖和分化,表明了珍珠质涂层能提高种植体表面的生物相容性,有可能会促进种植后的骨整合.     

许旺细胞复合改性PLA\PGA的体外生物学研究

目的：评价小鼠许旺细胞体外复合改性聚乳酸\聚羟基乙酸（PLA\PGA）的细胞活性及生物相容性。方法：转绿色荧光蛋白基 因（GFP）小鼠的许旺细胞传代培养至第2 代,然后通过MTT 检测在不同改性技术（H2O2、NaOH、NaClO4、K2CrO4及超声波）处理 的PLA\PGA 浸提液中许旺细胞的增殖情况,检测许旺细胞在PLA\PGA表面的黏附及其细胞形态。结果：于培养1 d,3 d测得在 不同改性技术处理的PLA\PGA浸提液OD值,1 天时,各浸提液组和对照组相比无显著性差异,许旺细胞的活力及增殖无影响。3 天时,经NaClO4及K2CrO4处理的PLA\PGA 与对照组相比具有统计学差异,影响许旺细胞的增殖,对许旺细胞有毒性;荧光显微 镜下观察到许旺细胞在改性PLA\PGA 表面逐渐伸展,形成伪足,最终粘附在材料表面。结论：经H2O2、NaOH 及超声波改性 PLA\PGA无细胞毒性,具有良好的生物相容性和黏附性,可以用于组织工程化神经的构筑。     

AZ31B镁合金植入小鼠的生物相容性考察

目的 评价羟基磷灰石(hydroxyapatite, HAP)涂层的AZ31B镁合金（HAP/AZ31B）作为植入材料的生物安全性。方法 采用恒电压阴极电沉积法制备表面HAP涂层的HAP/AZ31B材料;判定生物材料的致突变及毒性作用;检测材料表面的腐蚀状况并进行能谱分析。结果 HAP/AZ31B材料无致突变作用,对动物组织未产生严重的炎症反应;经HAP涂层后的AZ31B材料腐蚀较慢,微核出现率为4.4‰,溶血率为0.25%。结论HAP/AZ31B表现出较好的生物安全性和相容性,有可能成为新型可降解骨支架材料。     

猪脱细胞真皮基质与RV-23抗菌肽复合材料的制备及生物学特性初步研究

目的:制备低免疫原性猪脱细胞真皮基质(PADM)与抗菌肽RV-23的复合材料,并对其生物学特性进行初步评价。方法:将抗菌肽RV-23分别以1、5、20μmol/L的浓度加到直径6 mm、厚约1 mm的低免疫原性PADM上,制备复合材料;菌落计数分析实验检测复合材料的抗菌能力;溶血实验检测复合材料对红细胞膜的裂解能力;CCK-8实验检测复合材料对真核细胞的细胞毒性;Tricine-SDS-PAGE检验RV-23的稳定性。结果:制备了PADM与抗菌肽RV-23复合材料;活菌计数实验表明复合材料对大肠杆菌有很强的抗菌活性,并随着抗菌肽浓度的升高不断增强;溶血实验表明PADM能有效降低RV-23裂解红细胞膜的能力,增加血液相容性;CCK-8实验显示PADM能够有效降低RV-23的细胞毒性,复合材料对人表皮角化细胞HaCaT和小鼠成纤维细胞NIH-3T3几乎没有毒性;Tricine-SDSPAGE实验结果显示复合材料抗菌肽RV-23稳定性较好。结论:PADM/RV-23复合材料比较稳定,不仅具有较强的抗菌性,而且有良好的血液相容性和极低的细胞毒性,有望成为新型创伤修复材料。     

可注射型纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料骨水泥的研究

为制备可满足临床需要的可注射磷酸钙骨水泥,以自制纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料作为骨水泥的固相粉体,将柠檬酸、醋酸等按一定比例配置成溶液作为液相,设计正交试验以简化实验,从凝固时间和抗压强度两方面来确定该骨水泥体系的最佳配比。再通过转靶X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜手段分析了各个组分对凝固时间和抗压强度的影响。此外,还通过细胞培养实验评价了最优条件下骨水泥的生物相容性。     

两种壳聚糖仿生复合材料对家兔桡骨骨缺损修复的实验研究

目的:评价壳聚糖/碳酸钙三维复合材料(CS/CaCO3)和壳聚糖/羟基磷灰石复合材料(CS/HA)用于骨缺损修复的可行性.方法:家兔24只,随机分为对照、CS/CaCO3、CS/HA三组.左前肢去毛后,2%巴比妥钠(30mg/kg,iv)麻醉,距桡骨远端3cm处截骨1cm,形成骨缺损,分别植入相应材料.术后4w、8w、12w分别处死动物,X线摄片后,取骨缺损标本,进行大体与组织学观察.结果:术后4周植入块颜色变红,周围有较多量的新生骨样组织包裹,骨痂增多,向植入块内移行;术后8周,植入块周围有明显新骨生成,将材料分隔包围,新骨中央区可见材料呈蜂窝状残留.术后12周缺损区大部分编织骨被成熟的板层骨组织替代,并形成髓腔.结论:CS/CaCO3和CS/HA两种仿生复合材料能明显促进兔桡骨骨缺损修复,诱导骨痂生成.     

类金刚石膜和不同氮含量碳氮膜的血液相容性比较

室温条件下,采用直流磁控溅射方法在单晶Si表面沉积碳氮(CNx)和类金刚石(DLC)薄膜,并通过改变氮气分压合成出不同氮含量的CNx薄膜.俄歇电子能谱(AES)结果显示,两种CNx膜中氮和碳含量的原子百分比分别为0.12和0.22.原子力显微镜(AFM)观察发现,CNx薄膜表面粗糙度小于DLC薄膜,且含氮量越高,CNx膜表面越光滑.3种材料的体外血液接触实验表明,CNx膜的血液相容性整体优于DLC薄膜,并且氮和碳含量的原子百分比为0.22的CNx膜的血液相容性最好,它比含氮量低的CNx膜表现出更长的动态凝血时间(42min)、静态凝血时间(23.6min)、覆钙时间(45.6s)和更低的血小板黏附量(102细胞/μm2).结果表明,加入N元素有利于提高碳薄膜的血液相容性.     

纳米羟基磷灰石/胶原复合材料制备方法研究

研究了在脱钙骨基质内原位沉积纳米羟基磷灰石的电化学方法,探讨了影响沉积的实验因素和条件.并利用红外光谱和X衍射表征无机相的组成,透射电子显微镜观测晶体的形态和尺寸,光学显微镜观察无机相分布,灰化法测定无机成分含量.结果表明,电化学方法可以制备出纳米羟基磷灰石/胶原复合材料,其无机成分为53 9±3.2%,并且无机相的组成、分布、性质与自然骨非常一致,是纳米复合材料.     

用于组织工程软骨支架的改性水凝胶初步筛选

目的:本研究对水凝胶材料加入不同复合成分进行改性后,通过细胞在材料表面的生长增殖情况,筛选适宜作为组织工程软骨支架的复合材料。方法:PEGD水凝胶中分别以8:2和6:4两种比例复合NVP或HEMA;大鼠骨髓基质干细胞(MSCs)接种到改性后的复合材料表面共培养。以扫描电子显微镜(SEM)观察细胞在复合材料表面的生长状况。根据SEM观察结果,选择适宜的复合材料成分及比例,分别以等离子处理、丙烯酰胺接枝、真空干燥法和冻干法处理材料表面,再次接种MSCs,并以扫描电镜观察细胞生长;适宜材料在接种细胞前后的抗压强度也进行了评价。结果:根据SEM结果,(8:2)的PEGDA/HEMA和PEGDA/NVP表面完全无细胞生长;而在6:4比例的PEGDA/HEMA和PEGDA/NVP材料表面MSCs都有生长,其中以PEGDA/HEMA细胞增殖更明显。选择(6:4)PEGDA/HEMA复合材料分别进行三种方式表面处理,MSCs接种后在各种表面处理方式的材料都有生长,但以等离子处理后的材料表面细胞生长最旺盛,形态最好。细胞在(6:4)PEGDA/HEMA表面复合培养前后,材料的抗压强度没有统计学意义上的显著差别(P0.05)。结论:PEGDA/HEMA(6:4)具有良好的细胞相容性,尤其经等离子处理表面后细胞生长更优,可以作为组织工程软骨的支架材料。