羟基磷灰石/柞蚕丝素（HA/TSF骨仿生纳米纤维的生物学性能研究

目的：柞蚕丝素（tussah silk fibroin,TSF）和羟基磷灰石（hydroxyapatite,HA）均具有良好的生物活性和生物相容性,是组织工程研究的热点i,但结构单一及微米级的材料所表现出的性能简单,不能满足人们对生物材料支架性能的要求,本课题将两者按不同比例进行复合,探讨不同皮芯比例羟基磷灰石／柞蚕丝素（HA／TSF）的骨仿生纳米纤维的生物学性能。方法：首先利用同轴静电纺丝技术,以TSF水溶液为皮,HA水溶液为芯,制备不同皮芯比例的HA／TSF骨仿生纳米纤维,然后将人成骨肉瘤细胞（MG-63）种植在不同皮芯比例的HA／TSF纳米纤维上。在不同的时间点分别通过倒置显微镜、扫描电镜观察细胞形态学变化;通过四甲基偶氮噻唑蓝比色（Four methyl azo thiazole blue colorimetric, MTT）法、碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）活性检测法观察细胞在材料表面的增殖和分化,从多角度来评价材料的生物学性能。结果：通过形态学观察,SEM观察以及MTT检测,发现除空白对照组外,各组样品均显示良好的生物相容性,均能促进细胞的黏附、增殖,尤以HA／TSF为2：1时最明显;通过MG-63细胞的ALP活性检测,发现当HA／TSF比例为2：1时,最能促进细胞ALP活性的表达,有利于诱导成骨细胞的分化。结论：皮芯结构的HA／TSF骨仿生纳米纤维具有良好的生物学性能,且二者在自然界来源丰富,价格便宜,为临床骨组织缺损修复的应用奠定了一定的实验基础     

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。     

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。     

g-HA/PLA复合材料的细胞反应和血液相容性研究

将表面改性后的羟基磷灰石颗粒同聚乳酸复合得到新型复合材料可望用于骨替代领域, 本文旨在研究此种复合材料的血液相容性和细胞反应. 将L-乳酸低聚物接枝到羟基磷灰石表面, 得到接枝羟基磷灰石颗粒. 之后, 将g-HA颗粒同PLA进行共混获得g-HA/PLA复合材料. 先前研究表明, 由于提高了聚合物基体和HA颗粒之间的界面黏附力, 这些材料的拉伸性能得到了明显提高. 为进一步考察这些材料在骨修复及其他整形外科方面的潜在应用, 进行了一系列体内和体外实验来测试其细胞反应及血液相容性. 体外实验表明, g-HA/PLA复合材料有利于L-929细胞的生长. 复合材料的溶血率低于纯PLA. 皮下植入实验表明, g-HA/PLA复合材料的软组织反应比较合适. 以上结果提示, g-HA/PLA复合材料是一种安全的材料, 有望用于组织工程研究.     

尿酸对类成骨细胞(MG-63)增殖的影响及其机制研究

目的:探讨尿酸对类成骨细胞(MG-63)增殖的影响及其可能机制。方法:将生长状态良好的类成骨细胞(MG-63)分为四组,分别为对照组(加入成骨培养液的完全培养基)和实验组(分别加入成骨培养液及含0.2、0.4、0.8mmol/L尿酸的完全培养基),诱导第14天,在倒置显微镜下观察细胞形态变化,分别在第7天和第14天检测类成骨细胞(MG-63)碱性磷酸酶活性,CCK-8法检测细胞增殖情况以及RT-PCR法检测TGF-β1 mRNA的表达。结果:尿酸干预类成骨细胞(MG-63)后,细胞数目随着尿酸浓度的升高逐渐增加,以0.8 mmol/L最明显。类成骨细胞(MG-63)碱性磷酸酶活性与增殖能力均增高;细胞TGF-β1 mRNA表达升高,呈现浓度、时间依赖性;以上指标于实验组与对照组间以及各实验组组间比较,差异均有统计学意义(P0.05)。结论:尿酸可刺激类成骨细胞(MG-63)增殖,可能与促进TGF-β1转录有关。     

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。     

丹参酮ⅡA对人成骨肉瘤MG-63细胞形态结构和终末分化指标的影响

目的:观察中药有效成分丹参酮ⅡA(Tan ⅡA)对人成骨肉瘤MG-63细胞形态与超微结构和相关终末分化指标的影响,以鉴定其对肿瘤细胞终末分化的诱导作用.方法:0.5μg/mL丹参酮ⅡA处理MG-63细胞,光镜、电镜观察和免疫细胞化学检测系统研究MG-63细胞处理前后细胞形态、超微结构变化和成骨细胞相关终末分化蛋白的表达变化.结果:光镜与电镜观察结果显示经Tan ⅡA处理细胞产生了核质比例减小、异染色质减少、常染色质增多、细胞器丰富发达、细胞表面微绒毛减少等显著变化;免疫细胞化学检测显示处理后MG-63细胞I型胶原蛋白、骨粘素和骨钙蛋白的表达呈阳性,并观察到钙化糖原颗粒增多和典型骨结节的形成.结论:丹参酮ⅡA能显著改变MG-63细胞形态与超微结构恶性特征,并促进与成骨细胞相关的终末分化指标的表达变化,从而对人成骨肉瘤细胞的终末分化具有明显的诱导作用.     

牛煅烧骨的表征及其对成骨细胞的作用

以天然牛骨为原料,经过加工处理,分别在1120和1250℃烧结得到两组牛煅烧骨样品。测定了材料的物理性能,讨论了烧结温度对材料孔隙率及其结构等的影响。将两组煅烧骨样品分别与成骨前体细胞在体外复合培养,通过对细胞生长和分化情况的观察和测定,对两组多孔材料与成骨细胞的亲和性作出了评价。结果表明牛煅烧骨的主要成分为羟基磷灰石,保留了天然骨的网状孔隙结构,成骨细胞在两组材料上均能正常生长和分化,而且在1120℃烧结的样品具有更好的成骨细胞亲和性,说明牛煅烧骨是一种有发展前途和应用前景的骨修复材料和骨组织工程支架材料。     

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。     

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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

PGDE交联纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合材料

由纳米羟基磷灰石(HA)与丝素蛋白(SF)复合而成的新型生物复合材料,具有优良的生物相容性,已被研究用作骨移植及填充材料,但其由丝素蛋白分子内交联导致的较差的力学性能,限制了该复合材料的应用。本研究中,采用一种名为聚乙二醇二缩水甘油醚(PGDE)的交联剂对复合材料中的丝素蛋白进行改性。该改性的复合材料经过一系列的检测,结果显示交联剂PGDE可以提高丝素蛋白的结晶性,复合材料HA/SF的抗压强度提高了100%,且该交联剂并没有影响复合材料的生物相容性。     

新的人造骨材料

日本古岳公司研制出一种人造骨和工造齿根的新材料。这种材料对人体的骨胳有足够的亲合性,有很高的机械强度。是一种对生体有活性、亲合性的玻璃和羟基磷灰石(磷酸钙——骨的主要成分)的混合物。     

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。     

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.     

丝素蛋白/羟基磷灰石复合物对磷酸钙骨水泥性能的影响

目的：磷酸钙骨水泥（Calcium phosphate cement,CPC）以其诸多优点正得到了越来越多的应用,但其较差的力学性能表现也限制了它的使用范围。本研究目的在于改善磷酸钙骨水泥的力学性能,同时评估改性后的磷酸钙骨水泥的其他性能。方法：通过丝素蛋白（Silk fibroin,SF）的矿化自组装方法制备丝素蛋白／羟基磷灰石复合物（silk fibroin/hydroxyapitite composite, SF/HA）。按照1％、2％、3％、4％的质量分数加入磷酸钙骨水泥中,与磷酸钙骨水泥组对比。比较内容包括力学强度、抗渍散性能及细胞毒性。结果：以丝素蛋白溶液为液相组的磷酸钙骨水泥强度大约为35MPa。随后随着添加丝素蛋白／羟基磷灰石复合物的质量分数从1％增至3％,磷酸钙骨水泥的强度逐渐增加（P〈0．05）,最高约至45MPa。而当丝素蛋白／羟基磷灰石的质量分数达到4％时,磷酸钙骨水泥的强度较质量分数3％组小幅度下降至43MPa（P〈0．05）。以丝素蛋白溶液作为液相时,磷酸钙骨水泥的抗溃散能力也得到了加强。在MTT法测定细胞活力的对照实验中,无论是加入丝素蛋白溶液或丝素蛋白／羟基磷灰石复合物,都未观察到细胞毒性。结论：在磷酸钙骨水泥中加入3％质量分数的丝素蛋白／羟基磷灰石复合物,能显著提高磷酸钙骨水泥的抗压强度。而丝素蛋白溶液作为液相可改善磷酸钙骨水泥的抗溃散能力。同时,丝素蛋白和丝素蛋白／羟基磷灰石复合物都不表现出细胞毒性。更理想的力学强度和更强的抗溃散能力,大大扩展了磷酸钙骨水泥的应用范围。