无机诱导成骨材料的研究进展

临床上骨缺损十分常见,常需要进行骨移植来修复。在牙种植术中,由于多种原因造成牙槽嵴萎缩,骨量不足,限制了牙种植术的应用。对于骨量不足或拔牙后即刻种植的情况可以采取骨增量技术增加牙槽嵴的高度和丰满度,提高种植成功率。本文主要阐述近年来无机诱导成骨材料的研究进展,并对其将来的研究方向予以展望。     

骨软骨复合支架的研究进展

软骨的修复是当前医学界十分棘手的难题,人们采取若干手段均收效甚微。由于软骨缺损时,其下的软骨下骨常出现硬化、退变,而新生软骨是无法与病变的软骨下骨进行整合的,所以在修复软骨的同时,必须重视软骨下骨的修复。近十几年来,人们开始发明和利用各种骨软骨复合支架,进行同时修复软骨与软骨下骨的动物实验研究。在正常骨软骨组织中,软骨与软骨下骨被钙化层所相连,此外钙化层也将软骨与软骨下骨分隔在不同的生存环境中。根据仿生学原理,人们又设计出一种带有隔离层的新型骨软骨复合支架,并取得了较为理想的实验结果。本文就国内外骨软骨复合支架的研完进展作一综述。     

超临界流体发泡技术制备BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架及体外成骨诱导效应研究

本研究将左旋聚乳酸微球(PLLAms)与纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙醇酸(nHA/PLGA)多孔支架复合,构建可次第释放不同生长因子的骨组织工程支架.首先,制备载骨形态发生蛋白2的左旋聚乳酸微球(BMP-2-PLLAms),然后将微球与nHA/PLGA及碱性成纤维细胞生长因子2(FGF-2)按照一定的比例混合,通过超临界流体发泡制备BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架.制备的BMP-2-PLLA载药微球呈规则球形,粒径分布在6~10μm之间,BMP-2载药量为1.45×10-3%,包封率为61.9%,制备的BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架孔径为100~200μm,孔隙率为75.8%,抗压强度为6.8 MPa,8周降解率为19.9%.7天时,FGF-2和BMP-2的累计释放率分别为77.1%和44.2%;14天时,FGF-2和BMP-2的累计释放率分别为84.9%和61.5%.大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)的成骨诱导实验证明复合支架中释放的BMP-2和FGF-2能够持续有效地刺激BMSCs的增殖和分化,具有良好的生物活性.BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架有效实现了FGF-2和BMP-2的次第释放,且能够显著地促进BMSCs的成骨分化.     

雪旺氏细胞与同种异体骨支架的体外共培养研究

目的:探讨雪旺细胞(Schwann’s cells,SCs)在同种异体骨支架上的生物相容性,体外构建组织工程骨神经化模型。方法:利用新鲜人体骨骼制备同种异体骨支架材料,检测其物理性能;采用优化方法提取新生SD大鼠坐骨、臂丛神经培养SCs,实验分为三维培养实验组(SCs+同种异体骨)、二维培养对照组(SCs+胶原玻片),S-100抗体免疫荧光染色鉴定SCs纯度;细胞计数法检测两组细胞增殖特点;细胞接种后第3、7天取样,扫描电镜观察。结果:同种异体骨支架具有良好的三维孔隙结构,适宜细胞贴附生长;S-100免疫荧光染色证实SCs纯度95%;扫描电镜检测显示两组SCs均可正常粘附增殖,细胞间排布规律相似,培养早期实验组SCs胞体更加细长,伪足更加明显,随着培养时间的延长表现出较强的迁移能力;细胞增殖检测:两组SCs生长曲线特征基本一致,支架材料对SCs无毒性作用。结论:同种异体骨支架SCs具有良好的生物相容性,其三维立体多孔结构有利于SCs的粘附与迁移,初步构建了体外组织工程骨神经化模型。     

载溶菌酶的羟基磷灰石/壳聚糖复合骨填充材料体外释放规律研究

目的:考察载溶菌酶的羟基磷灰石/壳聚糖(HA/CS)复合骨填充材料的体外释放规律。方法:制备载不同剂量溶菌酶的骨填充材料小柱,于37℃模拟体液下释放,高效液相测定药物释放情况。结果:在释放初期有突释效应,释放周期为3周,释放曲线符合Weibull方程,释放百分比与载药量有关。结论:HA/CS复合骨填充材料对溶菌酶有缓释效果,具有一定的临床使用前景。     

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。     

京尼平或紫外线交联制备的壳聚糖/ 藻酸盐复合支架材料比较

目的:比较京尼平或紫外线交联的壳聚糖/藻酸盐复合支架材料的降解率、孔隙率、含水量、细胞毒性以及生物力学等特性。方法:①按照交联方法不同分为:京尼平组、紫外线组。②扫描电镜下观察材料的表面结构以及检测材料的降解率、孔隙率、含水量、细胞毒性以及生物力学。结果:①紫外线组与京尼平组均表现为多孔隙结构,无明显差异。②紫外线组降解率高于京尼平组。③京尼平组与紫外线组的孔隙率差异无统计学意义,含水量差异比较有统计学意义。④两组均表现为较低的细胞毒性,良好的生物相容性。⑤京尼平交联组的生物力学特性较紫外线组显著提高。结论:京尼平交联的壳聚糖/藻酸盐复合支架材料,具有良好的生物学特性,为组织工程脊髓领域提供了非常具有潜力的材料。     

交联I型胶原复合生物玻璃在兔股骨远端缺损中的成骨作用

摘要 目的：评价交联度不同的I型胶原复合生物玻璃后作为人工骨移植物在兔股骨髁部骨缺损中的修复作用,以研究一种成骨性能优秀,降解速度令人满意,且具有可塑性,便于术中使用的新型人工骨移植材料。方法：本研究设置实验组及对照组,实验组为交联度70%的高交联I型胶原复合生物玻璃以及交联度为45%的低交联I型胶原复合生物玻璃。对照组为普通未交联I型胶原复合生物玻璃。于9只新西兰大白兔双下肢股骨髁部制备动物骨缺损模型,将随机分组后的三种骨移植物分别植入股骨髁部骨缺损模型中。术后6周取材行组织学分析研究,比较3种骨移植物在骨缺损中的新骨生成率。结果：组织学分析结果显示,高交联组的新骨生成率为5.23 0.87%,其成骨性能显著低于低交联组13.23 1.13%以及未交联组的12.63 0.92%（P<0.05）。而低交联组的新骨生成率与未交联组之间无统计学差异（P>0.05）。结论：交联度为45%的低交联I型胶原复合生物玻璃具有更好的成骨能力,作为骨移植材料在临床应用中具有更广阔的发展前景。     

甲壳素/海藻酸钠-纳米羟基磷灰石多孔复合支架材料的实验研究(英文)

目的:制备性能优良的复合支架一直是骨组织工程学研究的重点和难点。比较分析甲壳素对复合支架材料的孔隙率、含水量、降解率及生物力学特性的影响。方法:将甲壳素溶液与海藻酸钠溶液充分混合,然后将一定质量的羟基磷灰石加入混合液。根据甲壳素溶液在混合液中的质量分数不同分为两组:sca1(0%chitin)、sca2(50%chitin)。扫描电镜下观察材料的表面结构以及检测材料的孔径。测量并计算出复合支架材料的孔隙率、降解率、含水量以及生物力学性能。结果:两组支架材料均表现为多孔隙结构,平均孔径大小分别为:121.2±12.6μm、213.3±27.3μm。孔隙率分别为:(90.53±1.62)%、(87.73±1.22)%,统计学分析显示,两组材料孔隙率的差异比较有统计学意义(P0.05)。两组支架材料第6周的降解率分别(:59.12±1.93)%、(22.91±0.953)%,统计学分析显示,两组材料降解率的差异比较有统计学意义(P0.05)。两组含水量分别为:(95.52±1.17)%、(90.42±0.85)%,统计学分析显示,两组材料含水量的差异比较有统计学意义(P0.05)。第二组生物力学特性显著提高。结论:从本实验的实验数据可以看出,甲壳素可以增大材料的孔径,提高材料的降解稳定性,提高材料的生物力学强度。因此,甲壳素在骨组织工程领域具有重要的研究价值,同时为今后的进一步实验提供一定的实验依据。关键词:甲壳素;海藻酸钠;纳米羟基磷灰石;复合支架材料;组织工程     

骨形成蛋白2/珍珠层粉/壳聚糖支架制备及生物性能研究

目的:制备骨形成蛋白2/珍珠层粉/壳聚糖复合多孔支架,观察支架生物性能。方法:采用冷冻干燥法制备骨形成蛋白2/珍珠层粉/壳聚糖多孔支架。用光学显微镜和扫描电子显微镜观察支架表面形貌及孔径大小,用比重瓶法检测支架孔隙率,热重分析探讨支架的热稳定性,用微力试验机进行压缩性能测试,并将支架与兔骨髓间充质干细胞共培养检测细胞黏附性能,将支架埋置大鼠皮下观察其炎症反应。结果与结论:制备的骨形成蛋白2/珍珠层粉/壳聚糖支架孔径大小为100~300μm,孔隙率为91.64%,压缩应力达3.37MPa,与细胞共培养贴附较好,有良好的组织相容性,提示该支架可做为组织工程支架材料应用于临床上骨组织缺损的修复。     

利用聚己内酯/羟基磷灰石复合支架修复犬胸骨缺损

目的：探讨利用生物可降解支架修复动物胸骨缺损,为临床手术治疗提供新的可行性方法。方法：对于12只比格犬进行手术切除部分胸骨,并利用聚己内酯/羟基磷灰石（PCL/HA）复合支架,并制备出与临床相似的胸骨缺损模型。实验动物分成2组,分别是：空白对照组和PCL/HA支架组。分别于术后第4、12周进行胸部CT扫描,并对胸廓进行三维重建,观察胸骨缺损部位的修复情况,并在第12周取胸骨缺损部位组织进行硬组织切片,苦味酸-品红染色,观察缺损部位的骨组织修复情况,并利用软件进行骨组织比率分析,评估修复情况。结果：通过检查发现空白对照组的胸骨缺损部位未见明显骨连接,胸廓的骨性结构有明显畸形,PCL/HA支架组能很好地维持胸廓的完整性,组织学检查发现PCL/HA支架组的缺损部位有明显新生骨形成,通过软件分析可发现支架组的骨组织比率较空白组的高（P〈0.05）。结论：这些结果表明采用PCL/HA复合材料支架能很好地修复胸骨缺损。     

载银纳米抗菌复合骨填充材料体外抗菌性能研究

目的探讨新型载银纳米抗菌复合骨填充材料(TiO2-Ag-nHA/PA66)的体外抗菌性能。方法采用抑菌环试验及菌落总数测定法检测不同纳米抗菌复合骨填充材料(A1、A2、A3)对金黄色葡萄球菌及大肠埃希菌的体外抗菌效果;扫描电镜观察其对细菌的抗粘附作用。结果抑菌环试验显示,不同载银纳米抗菌复合骨填充材料对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌均形成明显的抑菌环,以作用24 h抑菌环直径最大,并随作用时间延长,抑菌环直径逐渐缩小。其中银含量为0.64%(质量比)的材料A3的抗菌作用最明显,持续时间最长,其对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的抑菌作用持续时间分别达到33 d和24 d;菌落总数测定法显示细菌与材料A3接触24 h后,对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的抗菌率分别为94.18%和85.96%;扫描电镜发现载银材料能够明显减少细菌在材料表面的粘附。结论载银纳米抗菌复合骨填充材料体外对金黄色葡萄球菌及大肠埃希菌有明显抗菌作用,为其应用于慢性骨髓炎术后骨缺损修复提供理论依据。     

丝纤维支架材料的制备技术及其应用研究进展

丝纤维特别是丝素蛋白和蜘蛛丝蛋白作为具有良好生物相容性的高分了生物材料在组织工程和生物医学领域里有着广泛的应用。本文阐述了近年来在组织工程研究中所涉及的利用丝纤维进行支架材料制备、细胞培养和体内植入检测手段等方面的研究概况。     

胚胎骨Ⅰ型胶原的提取与鉴定

应用酸性、中性交互提取法从人胚骨中提取Ⅰ型胶原,经SDS-PAGE电泳,氨基酸分析和免疫学方法鉴定．结果表明所提胶原电泳区带与Ⅰ型标准品相同,环状沉淀反应阳性,氨基酸分析甘氨酸占1000个氨基酸总残基的1/3,羟脯氨酸与脯氨酸之比为0.65,符合Ⅰ型胶原特征,并显示有较高的纯度,可用于胶原制品的制作．     

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。     

基于组织工程研究的可降解支架材料选择策略

目前,器官或组织移植是治疗器官衰竭或大范围组织缺损唯一长期有效的方法,但存在供体短缺、免疫排斥等问题。组织工程技术作为一种潜在的替代治疗方法,支架材料的选择是其中具有决定意义的组成部分。组织工程支架材料按其来源可分为天然及其改性修饰材料、人工合成与复合支架材料3种。组织工程目的就是修复临床上的病损组织或器官,并达到较理想的结构和功能的恢复。因此组织工程支架也必须从基本性质上具有一定的仿生化结构及功能,即"活"支架,这样才能彻底代替病损组织或器官。通过多种支架材料的优化组合(即材料的复合),对材料进行表面改性、制备工艺优化及添加细胞因子缓释微球等技术,模拟病损器官组织的特性及周围环境,有望打开组织工程的新局面。理想的组织工程支架应当以临床需要为根本目的,依靠材料学、分子生物学、工程学等多学科间的交叉研究,取各家之长,优化配比组合,达到仿生的目的。本课题组前期工作已经将骨髓间充质干细胞体外诱导分化为胆管上皮样细胞,并设计出左旋聚乳酸/聚己内酯共聚物(PLCL)胆道支架,内部混有包含生长因子的纳米缓释微球,供细胞因子的远期释放,支架内表面涂有基质胶/胶原混合层,且胶内加入bFGF、EGF,提供诱导因子的早期释放。将诱导细胞与PLCL胆道支架复合,制备组织工程胆管。文中综述了现存各类支架材料的研究状况,简单介绍了制备工艺、表面修饰等影响支架性能的因素,力求探索组织工程支架材料的选择策略。     

担载b-FGF的PLGA微球复合明胶支架的体外释放研究

目的:研究担载碱性成纤维细胞生长因子(b-FGF)微球复合明胶支架的外形特征、孔径、孔隙率及体外释放动力学,以期构建具有缓释功能、高孔隙率的担载细胞因子的新型复合明胶支架。方法:本文利用冷冻相分离法和S/O/W法先将b-FGF水溶液包裹于PLGA微球中,然后埋置于明胶溶液中制备为多孔复合明胶支架。分别对微球的形态和复合明胶支架的基本形态、孔径、孔隙率进行表征,通过Elisa法测定b-FGF在复合明胶支架中的体外释放行为。结果:制备成形态良好的三维复合明胶支架,其孔隙率为82.90%±1.45%,孔径范围为150~300μm,复合明胶支架中b-FGF在体外缓慢释放20余天。结论:担载蛋白微球复合明胶支架不仅满足组织工程支架的要求,还能有效缓释细胞因子,为细胞和组织生长提供良好的微环境,为进一步应用于组织工程领域提供了可能。     

骨髓间充质干细胞复合支架材料的骨组织工程研究进展

近年来,组织工程技术飞速发展,将种子细胞与支架材料相复合的骨组织工程研究已成为热点,并日趋走向成熟。这一全新的治疗方案将成为解决临床上各种原因造成的骨组织缺损的最有效途径之一。骨组织工程技术包括种子细胞、支架材料和生长因子三个方面。其中,BMSCs因具有多向分化能力、强大的增殖能力以及低免疫源性被认为是最理想的种子细胞,而支架材料的种类有很多种,目前对支架材料的选择也尚有分歧。如何找到理想的支架材料是骨组织工程研究中亟待解决的重要问题。本文就组织工程中与骨髓间充质干细胞(BMSCs)相复合的各类支架材料的研究现状进行综述,这些支架材料的研究将为骨组织工程支架材料的选择提供有效依据。     

β-TCP支架体外构建组织工程骨及其流体力学研究

骨髓基质干细胞在β-tricalciumphosphate(β-TCP)支架上分别进行了1、2和4周的三维动态培养,对支架上不同时间和部位的细胞面积/微孔面积及支架动态培养的流体环境进行了研究.研究表明,第1周细胞在支架大部分孔道内粘附生长并出现一定区域的单细胞层和多细胞层,第2周部分区域的部分孔道已填满了细胞并出现多细胞层,第4周大部分孔道几乎填满了细胞,主管道内壁出现了较多的细胞生长.同时发现,支架上各个区域细胞粘附面积不等,部分区域无细胞存在,有的部位2周后细胞逐渐减少.为了研究支架各个位置细胞増殖与流速、剪切应力的关系,建立了支架随机孔道结构的流体分析模型,通过支架上流速和剪切应力分布探讨实验中细胞分布现象的机理.结合计算和实验发现,流体能流到的部位几乎都有细胞生长,细胞生长较快的部位速度大多集中在0.24～0.53mm/s,剪切力大多在0.0050～0.023Pa,主管道底部及靠近进口的部位可能存在由于过大的剪切力影响细胞生长的区域.上述结果在一定程度上反映了细胞-支架-流体三者在成骨转化过程中的作用,对指导体外灌注培养的流量确定、灌注工艺及骨转化动力学研究有重要的意义.     

不同骨移植材料骨诱导活性的研究现状

目前因创伤、肿瘤或骨病等原因造成骨缺损的病人越来越多.临床上对大范围骨缺损的修复治疗仍是一个难题.骨移植是人类几个世纪以来不断深入研究和探索的重要课题,而产生骨诱导作用又是任何一种骨移植术的主要目的.直到今日,对采用何种材料、以何种方式进行骨移植,如何才能发挥植入材料骨诱导作用的最大效应等问题仍需进一步深入研究.本文针对目前临床上应用的不同骨移植材料:自体骨移植、同种异体骨移植、异种骨移植、及人工合成的骨替代物,从种类来源、作用机理和保存方法等方面对其骨诱导活性进行对比探讨作一综述.