医用聚乙烯的生物活化和表面仿生矿化研究

【摘要】 目的 本文旨在结合聚乙烯和磷酸钙陶瓷的优良性能，以增强聚乙烯的生物活性。方法 采用强酸化学氧化法和“浸蘸 挥干”处理，对聚乙烯表面亲水性进行改善，并通过仿生矿化方法在改性聚乙烯表面制备磷酸钙涂层。结果 氧化处理后，聚乙烯表面亲水性明显增强，且经“浸蘸 挥干”和矿化处理后聚乙烯表面快速制备出均匀的磷酸钙涂层。结论 该化学表面处理方法简单、快速，能够改善聚乙烯表面的亲水性并在表面快速制备磷酸钙涂层，从而有利于增强聚乙烯的生物活性。     

磷酸钙涂层表面改性镁合金的研究应用现状

镁合金由于其优异的生物相容性、生物力学特性及生物活性特征,成为新一代人体植入材料的研究热点.但是镁合金在体内过快的生物降解速率限制其临床应用,表面改性是一项具有针对性的优化镁合金降解速率的策略.目前,用于镁合金的生物涂层材料有多种,其中正磷酸钙由于在机体中具有良好的生物耐受性,可作为镁合金涂层以延缓其生物降解.本文旨在总结生物医用镁合金的特点、磷酸钙涂层材料的进展,分析镁合金表面经涂层改性后的优势和存在的主要问题,并对今后应用于临床的发展做一展望.     

BMP-2及VEGF双基因骨髓干细胞复合磷酸钙支架生物相容性的体外实验研究

目的制备BMP-2及VEGF双基因骨髓干细胞复合磷酸钙支架,探讨所制备支架材料的生物相容性。方法以磷酸钙粉为原料制备多孔磷酸钙支架材料(CPC),对所得支架材料采用双基因转染的鼠骨髓间充质干细胞(MSCs)复合共制备成双基因修饰磷酸钙支架材料,采用扫描电子显微镜及万能测试机对材料的表征及物理性能进行评价;复合共培养2周后计算细胞在支架材料上的黏附率,利用倒置相差显微镜及扫描电镜下观察细胞在材料内的黏附和生长情况,分别采用MTT法、碱性磷酸酶活性测定(ALP)及茜素红染色检测MSCs在支架材料上的增殖、分化及矿化情况。结果制备的双基因修饰磷酸钙支架材料具有良好孔隙结构和一定强度;双基因转染的MSCs在支架表面附着良好,细胞增殖测定、细胞ALP及茜素红染色检测显示该材料对MSCs生长和功能表达未见明显抑制作用,生物相容性良好。结论双基因修饰磷酸钙支架材料具有良好孔隙结构和较好力学强度;双基因转染的MSCs可以在其上进行良好的黏附、生长、增殖、分化以及矿化,具有良好的生物相容性。     

粗糙钛表面纳米掺锶羟基磷灰石涂层对 BMSCs成骨分化的影响

目的研究粗糙钛表面纳米掺锶羟基磷灰石涂层对大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BM SCs)增殖、成骨分化的影响。方法采用电化学沉积技术在粗糙钛表面沉积薄层纳米掺锶羟基磷灰石、纳米羟基磷灰石,用场发射扫描电子显微镜观察其表征,分析锶元素修饰的纳米羟基磷灰石涂层对大鼠BM SCs增殖、碱性磷酸酶活性、矿化结节形成和成骨相关蛋白骨钙素分泌的影响。结果纳米掺锶羟基磷灰石涂层和纳米羟基磷灰石涂层不影响细胞增殖,与目前临床广泛应用的金属钛种植体粗糙表面一样具有良好的生物相容性。相较于纳米羟基磷灰石涂层和粗糙组,纳米掺锶羟基磷灰石涂层可增强BMSCs碱性磷酸酶活性,促进矿化结节形成,提高细胞骨钙素的分泌。纳米羟基磷灰石涂层亦表现了比粗糙组更好的生物活性。结论应用电化学沉积技术进行纳米掺锶羟基磷灰石涂层的制备,可以促进BMSCs成骨分化、种植体周围新骨早期形成,提高种植体骨组织结合率。     

骨髓基质细胞在气电纺丝蛋白纤维支架上早期粘附的研究

目的检测大鼠骨髓基质细胞在气电纺蚕丝蛋白纳米纤维支架上的早期粘附状况,研究其基本生物学性能.方法将具有良好生物性能的蚕丝蛋白通过气流高压静电纺丝工艺制成纳米纤维,并且通过激光共聚焦显微镜对骨髓基质细胞在气电纺蚕丝蛋白纳米纤维支架表面的早期粘附进行观察.结果骨髓基质细胞对气电纺蚕丝蛋白无纺织物表现出良好的亲和性,细胞在材料表面4h即形成了稳定的粘附,并有部分细胞开始在材料表面铺展,铺展细胞数与粘附细胞数的比率为75.9%,而对照组仅为49.63%.结论气电纺蚕丝蛋白纳米纤维支架具有良好的亲和性,提示其作为骨组织工程材料的可能性.     

纯钛表面聚吡咯涂层的生物安全性研究

目的: 评价纯钛表面聚吡咯涂层的生物安全性,为口腔种植体表面改性提供依据. 方法: 分别通过溶血试验、口腔黏膜刺激试验、细胞毒性试验(MTT法)和急性全身毒性试验,初步评价纯钛表面聚吡咯涂层的生物安全性. 结果: 纯钛表面聚吡咯涂层材料无溶血现象,不影响凝血功能;短期全身毒性实验的受试小鼠心、肾、肝的组织切片均未见病理变化;口腔黏膜刺激实验未见异常组织学反应;MTT试验显示L929细胞在涂层浸提液中生长良好,细胞毒性为0级. 结论: 纯钛表面聚吡咯涂层材料具有良好的生物安全性.     

羧基化的聚酰胺—胺/无定形磷酸钙诱导Ⅰ型胶原纤维矿化的研究

目的：利用羧基化的聚酰胺—胺稳定矿化物前驱相无定形磷酸钙，合成并表征同时具有有机和无机材料特性的仿生矿化复合物（ACP/CPAMAM），并观察其诱导胶原纤维仿生矿化的效果。方法：制备ACP/CPAMAM纳米复合物，并通过透射电子显微镜、选区电子衍射、粒径分析、电位分析等对其表征和验证。最终体外实验应用牛跟腱Ⅰ型胶原纤维，借助透射电镜—能谱分析观察胶原纤维内部及周围晶体形成情况。结果：ACP/CPAMAM纳米复合物成功合成并且为无定形相，粒径小于40 nm，表面带负电荷。透射电镜—能谱分析显示，应用ACP/CPAMAM矿化牛跟腱Ⅰ型胶原纤维后可见高密度晶体，胶原纤维周围可见致密、连续的晶体形成，证实该纳米复合物可连续诱导胶原纤维矿化。结论:ACP/CPAMAM作为一种新型的纳米复合生物材料具有良好的生物活性和仿生矿化特性，能够诱导胶原纤维形成矿化产物，提示ACP/CPAMAM可能成为一种新型诱导胶原纤维仿生再矿化的纳米材料。     

纤维连接蛋白对生物矿化影响的体外实验研究

目的:探讨纤维连接蛋白(Fn)对生物矿化过程的影响,为其应用于临床作盖髓剂提供理论依据.方法:应用体外凝胶矿化系统结合微观形态学观察,研究有无羟基磷灰石(HAP)晶核时Fn对钙磷沉积的影响.结果:凝胶体系中随Fn浓度升高,吸光度值也升高(P<0.01),表明磷酸钙沉淀量的增多;加入HAP并不降低Fn的促沉积活性.结论:Fn可能通过促进钙磷沉积及其与HAP的相互作用参与矿化过程,此特性可能有利于Fn作为盖髓剂成份诱导牙本质桥形成.     

胶原蛋白凝胶体系中磷酸钙生成研究

目的：了解和认识生物矿化过程基质的作用。方法：在含磷酸钠并且ｐＨ为７．４的胶原蛋白凝胶上面复盖ＣａＣｌ＿２溶液，研究在界面附近凝胶中晶体生长。结果：在Ⅱ型胶原蛋白凝胶中磷酸钙成核受到抑制，并且生成以磷酸八钙为主的矿物相；Ｉ型胶原蛋白在矿化起始阶段具有富集Ｃａ￣（２＋）的能力，并可将磷酸八钙转化为羟基磷灰石。结论：Ｉ型胶原蛋白可调节磷酸钙矿化过程中的晶体生长。     

蚕丝丝素膜AFP免疫传感器的研究

目的:探索用新型生物材料蚕丝丝素膜制备免疫传感器实现对样本中抗原或抗体的检测.方法:以蚕丝丝素蛋白作为电极敏感膜载体制成抗体膜电极,再以蚕丝丝素空白膜电极作为外参比电极,两者与离子计一起共同组成膜电位测定体系,对AFP进行直接电位法测定,并与电化学发光免疫法比较.结果:家蚕丝素经高浓度中性盐氯化钙溶解后制备的蚕丝丝素膜光亮透明,厚薄均匀,机械性能好,生物大分子经丝素膜固定后,活性较高、性能稳定、能长期存放.该方法简单快速、不需标记、无污染、成本低.灵敏度达到μg/L数量级,线性范围为10～400 μg/L,线性相关系数r=0.987.结论:由蚕丝丝素膜制备的电化学免疫传感器有一定的研究应用价值,但其响应低的问题还有待进一步改进.     

丝素蛋白壳聚糖三维支架的构建及其生物相容性

目的: 筛选出最适合用于骨组织工程的丝素蛋白壳聚糖三维支架比例。方法: 将提取的丝素蛋白溶液与壳聚糖溶液以不同质量比混合,冷冻干燥后构建以下各组丝素蛋白壳聚糖三维多孔支架：20%丝素蛋白 ∶80%壳聚糖（20%丝素蛋白组）、30%丝素蛋白 ∶70%壳聚糖（30%丝素蛋白组）、40%丝素蛋白 ∶60%壳聚糖（40%丝素蛋白组）、50%丝素蛋白 ∶50%壳聚糖（50%丝素蛋白组）、纯丝素蛋白组、纯壳聚糖组。采用扫描电镜观察各组三维支架表面形态;将MG-63细胞与丝素蛋白/壳聚糖三维支架共培养（对照组采用盖玻片培养MG-63细胞）,通过细胞计数计算细胞黏附率,通过MTT检测细胞增殖;通过扫描电镜观察MG-63细胞在40%丝素蛋白、50%丝素蛋白三维支架中的形态分布;采用pNPP显色液检测40%丝素蛋白、50%丝素蛋白三维支架中MG-63细胞碱性磷酸酶（ALP）含量。结果： 不同比例丝素蛋白/壳聚糖三维支架中,50%丝素蛋白、40%丝素蛋白支架表面孔隙结构相对规则;黏附率结果显示,三维支架中丝素蛋白含量最少时,支架的细胞黏附率也最低;MTT显示50%丝素蛋白组细胞增殖能力强于其他组支架;MG-63细胞与支架共培养时,50%丝素蛋白支架中细胞量多于40%丝素蛋白组;在共培养第5天,50%丝素蛋白组细胞分泌的ALP含量高于40%丝素蛋白组。结论： 质量比为1 ∶1的丝素蛋白壳聚糖支架孔隙结构规则,最适合成骨细胞MG-63的黏附、增殖。     

丝素纤维与背根神经节体外生物相容性初步研究

目的:通过丝素纤维与背根神经节共培养观察其与神经组织的相容性。方法:采用丝素制备,背根神经节与丝素共培养,免疫细胞化学等方法。结果:培养7天后大量的细胞从背根神经节爬出,缠绕在丝素材料上。经免疫细胞化学染色激光共聚焦显微镜观察,示该类细胞主要为雪旺细胞。另可见大量的神经纤维从背根神经节发出,沿着丝素材料延伸。结论:丝素与背根神经节有良好的组织相容性,可适用于外周神经修复。     

兔膀胱移行上皮细胞与丝素蛋白膜相容性研究

目的 探讨用于膀胱组织工程研究的移行上皮种子细胞的培养方法,检测丝素蛋白膜与膀胱移行上皮细胞的细胞相容性,探讨构建泌尿系腔道组织工程器官的可能性.方法 (1)取兔膀胱移行上皮细胞体外培养,观察细胞形态变化及生长、增殖过程,并进行免疫荧光鉴定;(2)分别设立空白组(无细胞)、阴性对照组(培养基)和实验组(丝素蛋白膜浸提液).取对数生长期的膀胱移行上皮细胞,lx104/ml接种于96孔板中,每组各5孔,于接种后24、72和120h,通过MTT法显色.并于酶标仪490nm波长下检测吸光度值,计算相对增殖率,对丝素蛋白膜与膀胱移行上皮细胞的相容性进行评估.结果 细胞在第9～10天融合形成单层,细胞形态呈多角形的铺路石子状,经免疫荧光鉴定证实为移行上皮细胞;24、72和120 h实验组吸光度值分别为0.424±0.020、0.996±0.118和1.285±0.048.阴性对照吸光度值分别为0.419±0.030、1.105±0.098和1.228±0.052,两组比较无明显差异(P＞0.05).结论 丝素蛋白膜与膀胱移行上皮细胞相容性良好,具有作为泌尿系腔道组织工程支架的潜在运用价值.     

新型丝素蛋白水凝胶携载西咪替丁预防酒精引起的小鼠急性胃溃疡

目的：探讨新型丝素蛋白（SF）水凝胶携载西咪替丁（CMD）预防酒精引起的小鼠急性胃溃疡的作用。方法：提取制备SF，构建西咪替丁-丝素蛋白（CMD-SF）水凝胶体系。将8 周龄SPF级C57BL/6 雄性小鼠随机分为4 组，对照组、CMD组、CMD-SF溶液组、CMD-SF水凝胶组，每组8 只。通过扫描电镜观察CMDSF水凝胶的显微结构，再通过FT-IR分析判别CMD-SF水凝胶的成胶状态，缓释实验检测CMD-SF水凝胶体系对于CMD的缓释效果。体内实验中，通过HE染色观察各组组织病理学变化，PAS染色检测胃黏液分泌状态，SOD、MDA试剂盒检测氧化应激反应相关指标水平，caspase3免疫组化染色观察各组组织细胞凋亡情况。结果：扫描电镜成像以及FT-IR检测结果均证明CMD-SF水凝胶制备成功。缓释实验证明，在72 h时，CMD-SF水凝胶体系中CMD的累积释放量约为45.4%，而CMD组以及CMD-SF溶液组中的CMD累积释放量超过70.0%。HE染色、PAS染色以及caspase3免疫组化和免疫印迹结果显示，与对照组、CMD组和CMD-SF溶液组相比，CMDSF水凝胶组预防酒精引起的急性胃溃疡的发生、降低胃黏膜损伤的效果更为显著。同时，对比于对照组SOD[（0.21±0.05）U/g prot]和MDA[（4.51±0.94）nmol/mg prot]水平，CMD-SF水凝胶组的SOD水平升至（0.61±0.11）U/g prot，MDA水平降至（2.42±0.38）nmol/mg prot，能有效缓解氧化应激反应。结论：CMD-SF水凝胶能延长CMD停留于胃黏膜表面的时间，有效预防酒精引起的急性胃溃疡的发生，其机制可能与抑制氧化应激反应，从而降低细胞凋亡，防止组织损伤相关。     

丝素纤维与海马神经元的生物相容性细胞培养研究

目的:研究丝素与体外培养的大鼠海马神经元的生物相容性。方法:采用制备丝素与SD大鼠胎鼠海马神经元共培养7天,每天倒置显微镜观察,免疫细胞化学染色激光共聚焦显微镜观察、分析。结果:通过光镜观察,发现大鼠海马神经元与丝素纤维共培养3天后,海马神经元附着于丝素纤维,神经突起沿丝素纤维向远处生长、延伸;培养7天后海马神经元形成神经元网络,包绕丝素纤维。免疫细胞化学染色显示附着于丝素上的细胞为神经元。结论:海马神经元沿着丝素纤维包裹生长,提示丝素纤维与海马神经元具有良好的生物相容性。     

丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石骨组织工程支架材料的体外细胞毒性评价

目的 探讨丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石生物支架与兔骨髓间充质干细胞的体外细胞毒性.方法 采用丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石构建的生物支架与兔骨髓间充质干细胞体外共培养,用材料的细胞毒性、细胞黏附率、细胞增殖活力指标以MTT法、倒置显微镜及电镜观察来评价.结果 细胞在支架材料上黏附、生长良好,分裂增殖活跃,细胞毒性检测CTG均为0级,实验组与时照组细胞黏附率比较无统计学差异（P＞0.05）,实验组与对照组细胞增殖活力随着时间增加,细胞在支架增殖速度增快.第1、3、5、7天实验组与对照组比较有统计学差异（P＜0.05）.扫描电镜观察发现细胞培养7天后生长良好,分裂正常,与支架材料黏附紧密.结论 支架材料对细胞无毒性,具有很好的细胞相容性.     

负载TGF-β1微球的壳聚糖-丝素支架复合骨髓间充质干细胞修复兔关节软骨缺损的实验研究

目的研制负载转化生长因子β1（transforming growth factor—β1,TGF—B。）壳聚糖微球的壳聚糖-丝素支架复合骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells,MSCs）体外构建组织工程软骨,观察将其移植修复兔膝关节软骨缺损的效果。方法通过密度梯度离心法及贴壁培养法分离纯化MSCs,以抗兔CD14、CD44等单抗采用流式细胞仪进行MSCs表面抗原鉴定,获得纯化的MSCs。采用乳化交联法获得包裹TGF—B,壳聚糖缓释微球,并将该微球负载在冷冻干燥获得的壳聚糖一丝素支架上。将培养的MSCs种植到支架上,体外构建组织工程软骨,移植到兔关节软骨缺损处。移植空白支架的为实验对照组,移植体外构建的组织工程软骨为实验组。主要观察指标,流式检测的MSCs细胞表面标记情况,微球的形态,支架与细胞共培养后电镜下情况,支架移植后的兔关节修复情况及组织学检查。结果流式检测MSCs第4代及第9代细胞的CD14及CD44表面抗原的表达情况发现两代MSCsCD14表达基本呈阴性,CD44表达呈阳性,符合间充质干细胞的特性。扫描电镜观察所制备的微球基本呈球形,表面光滑,直径约为1μm,大小较均一,分散度好。细胞在壳聚糖-丝素三维支架上生长状态良好,电镜观察,可见支架孔隙内有细胞黏附生长。移植治疗后发现实验组修复明显好于对照组,实验组术后3个月实验组已经有较硬的类软骨组织填充修复,切片显示有软骨细胞规则排列,甲苯胺蓝染色为阳性,而对照组仅为纤维组织修复,切片显示为纤维组织或纤维软骨组织修复,软骨细胞排列紊乱,甲苯胺蓝染色阴性或弱阳性。结论负载TGF—β1壳聚糖微球的壳聚糖-丝素支架复合骨髓间充质干细胞体外复合培养后移植治疗修复兔膝关节软骨缺损,具有较好的疗效。     

丝素蛋白支架材料生物可控降解性的研究进展

 丝素蛋白是目前组织工程领域研究较为广泛的生物支架材料之一,其降解速率受许多因素的影响,通过控制这些影响因素,有望对丝素蛋白的降解速率进行更可靠的控制。本文通过查阅国内外关于丝素蛋白生物材料降解性的研究文献,对丝素蛋白支架材料生物学可控降解性的研究进展作一综述。     

聚多巴胺涂层3D打印双相磷酸钙组织工程支架的制备及其评价

目的：在3D打印制备的双相磷酸钙（BCP）支架的表面进行聚多巴胺（PDA）涂层,构建成骨活性较高的新型骨组织工程支架,并对其应用潜力进行初步评价。方法：通过3D打印技术制备BCP生物陶瓷支架,将制备完成的组织工程支架在多巴胺溶液中浸泡,以使支架表面形成纳米级的PDA覆膜结构,无PDA涂层的支架为3DBCP组,有PDA涂层的支架为PDA-3DBCP组。利用扫描电子显微镜观察各组支架表面微观形貌,通过测定支架表面的水接触角表征材料的亲水性,采用比重法测定支架的孔隙度,万能试验机检测支架的机械强度,CCK-8方法检测支架上细胞的增殖活性。结果：与3DBCP组比较,PDA-3DBCP组支架表面水接触角明显缩小（t=5.06,P<0.05）,支架孔隙度和机械强度差异无统计学意义（t=0.103,P>0.05;t=0.002,P>0.05）。将细胞接种至支架并进行1、3和5 d的复合培养,CCK-8法检测,随着培养时间的延长,2组细胞增殖活性逐渐升高,第5天时与3DBCP组比较,PDA-3DBCP组支架细胞增殖活性明显升高（t=39.3,P<0.05）。结论：PDA涂层的3D打印BCP多孔支架符合骨组织工程支架材料的表征,并且可以提高细胞的增殖能力,具备作为骨组织工程支架的潜力。     

丝蛋白复合骨形态发生蛋白2在大鼠炎性牙髓愈合中的作用

目的：探讨将丝蛋白复合骨形态发生蛋白2（bone morphogenetic protein 2, BMP-2）作为盖髓剂,治疗由脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）引起的大鼠炎性牙髓的效果。方法：30只雄性Wistar大鼠,随机分为5组：（1）未手术正常对照组;（2）空白对照组（无盖髓剂）;（3）氢氧化钙组;（4）静电纺丝丝蛋白组（简称丝蛋白组）;（5）静电纺丝丝蛋白复合BMP-2组（简称丝蛋白复合BMP-2组）。将第2~5组双侧上颌第一磨牙开髓并放置LPS,不使用盖髓剂或使用相应盖髓剂,然后封闭开髓孔。所有组于术后第3、7、14天制作石蜡切片,行HE染色及CD14免疫组织化学染色,采用image-pro plus (IPP)软件测量免疫组织化学染色的光密度（D）值。结果：HE染色结果显示丝蛋白复合BMP-2组在各盖髓组中,术后7及14 d炎性细胞分级最低,其次是氢氧化钙组及丝蛋白组,空白对照组最高;修复性牙本质形成分级的高低顺序则相反。CD14免疫组织化学染色结果显示术后3及7 d,使用盖髓剂的3个组之间D值差异无统计学意义,但均显著低于空白对照组;14 d时丝蛋白复合BMP-2组D值（0.145±0.011）显著低于空白对照（0.287±0.019）、氢氧化钙（0.170±0.017）、丝蛋白（0.175±0.018）3个组（P<0.05）。结论：丝蛋白复合BMP-2应用于炎性牙髓的盖髓,能减轻炎症,诱导修复性牙本质的形成,提高对炎性牙髓的治疗效果。