修饰生物材料促进骨组织工程血管化研究进展

骨组织工程技术是促进骨再生和修复骨缺损的重要方法。血管系统重建和功能恢复是骨损伤修复的关键环节。骨组织工程血管化研究是当前研究的热点和难点。生物材料作为骨组织工程技术的核心,可为骨缺损部位提供机械稳定性,还可作为生物活性因子和移植细胞的转运载体,在时间和空间上调节生物活性因子的释放及细胞功能,促进血管生成应答的产生。从材料组分的选择、表面功能化、机械性能及装配技术等方面修饰生物材料,是骨组织工程血管化研究的重要方面。     

大尺寸骨软骨复合支架修复羊膝关节骨软骨缺损的初步研究

目的:利用山羊膝关节大面积骨软骨缺损模型评价大尺寸仿生水凝胶/聚乳酸磷酸三钙(PEG/PLA/β-TCP)复合支架软骨再生修复效果和安全性。方法:选取约1岁龄健康雄性关中山羊3只,体重为35~40kg,采用开放手术方式,将支架植入缺损区,术后当天及术后6月X线检查;术后观察动物功能康复;术后12月处死动物,并进行大体标本评测,组织学检测,根据国际软骨修复协会(ICRS)大体评估及组织学评分标准进行量化评分。结果:术后动物无感染和死亡,术后2周术侧肢体自然负重行走,术后12月,术侧肢体行走、奔跑与对侧相似,无明显跛行。术后6月X线示大尺寸PEG/PLA/β-TCP复合支架仍然固定良好,未出现支架破碎崩解等现象。术后12月,术侧膝被动屈、伸运动范围与对侧肢体相似。大体观察术侧膝关节骨软骨缺损被新生修复组织填充,与周围正常组织连接,高度基本持平。但修复表面呈纤维化表面和小区域瘢痕组织及裂痕。ICRS软骨修复大体评分分别为6、9、8分。组织学染色及Ⅱ型胶原免疫组化示:新生修复组织表面凹凸不平,缺损修复内可见纤维软骨细胞与部分透明软骨细胞,基质染色淡,软骨层与软骨下骨交界区整合连续性较差,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色呈弱阳性。V-G染色示TCP骨支架周围及其内部有新生胶原纤维长入。结论:大尺寸PEG/PLA/β-TCP复合支架植入山羊膝关节缺损处后具有良好的固定性及组织相容性。支架的仿生设计和固定装置为植入初期提供了良好的力学支持,后期可诱导周围细胞的迁徙与增殖。术后骨软骨缺损被新生软骨样组织填充,手术膝关节功能长期良好。     

脂肪干细胞在创伤修复领域的研究进展

脂肪干细胞(ADSCs)来源于脂肪组织,是具有多方向分化潜能的多能干细胞。近年来,随着组织工程学的发展,ADSCs作为种子细胞,能促使血管、骨、软骨、肌腱、神经、皮肤等组织的修复、再生及更新。该文主要介绍ADSCs的分离、培养、鉴定、分化潜能及其在骨组织工程和创面修复中的最新应用进展。     

冷冻同种异体骨软骨移植修复大面积关节软骨缺损的可行性研究

目的观察冷冻同种异体骨软骨移植修复大面积关节软骨缺损的可行性，为临床应用提供实验依据。方法共选取36只新西兰兔，随机数字表法分成供体组、实验组和对照组，每组12只。供体组制备冷冻同种异体胫骨内侧髁骨软骨移植物后处死；实验组将经程序深低温冷冻保存的同种异体胫骨内侧髁移植；对照组将取下的胫骨内侧髁原位植入。所有实验动物在术后12周处死。应用苏木精-伊红染色观察关节软骨组织的病理学变化，软骨缺损的组织学评分以半定量的改良Wakitani score法评估，内容包括：细胞种类、髓质染色、表面完整性、软骨的厚度、移植软骨在受体周围组织的完整性5个方面，采用0、1、2、3、4评分，最高总分14分。观察两组动物的大体标本、X线片、组织学检查、Waki-tani score评分及免疫组织化学检查结果。结果①移植软骨的大体观察：两组动物关节活动度正常，关节腔无粘连、无积液，实验组移植软骨颜色及高度与周围关节软骨大致相同，关节面较平整，基底部界限模糊。对照组关节软骨面平整、无塌陷，厚度不变。②两组动物关节X线片均见骨折线已模糊，对位、对线良好。③组织学检查：两组动物关节软骨均已被透明软骨覆盖，细胞排列有序，软骨基质大量分泌，未见淋巴细胞和浆细胞浸润。④两组动物关节软骨Wakitani score评分结果无显著性差异，总评分相近（P〉0.05）。⑤两组修复软骨Ⅱ型胶原免疫组织化学染色强阳性。结论冻存同种异体骨软骨移植后可完全修复大面积关节软骨缺损，并与自体骨软骨块修复兔的关节软骨缺损在组织学上相近，未见免疫排斥反应。     

牙周膜干细胞膜片复合生物陶瓷纳米载体修复兔牙槽骨缺损

目的探讨PDLSCs细胞膜片与纳米级B-TCP复合叠层三维结构对牙槽骨缺损的相关修复及治疗作用。方法分离及培养牙周膜干细胞,制备牙周膜干细胞生物膜片,构建PDLSCs细胞膜片与纳米级B-TCP复合叠层三维结构模型,将其植入新西兰兔缺损骨模型内,于术后第4周、第8周、第12周处死新西兰兔并分离牙周组织,通过形态学分析评判修复效果。结果 WB结果示,Runx2、ALP蛋白的表达量比对照组分别增加9.2倍和4.3倍;移植后第8周,苏木精-伊红染色示PDLSCs细胞膜片与纳米级B-TCP复合叠层三维复合结构组新骨形成的百分比显著高于对照组及空白对照组(P0.05);免疫组化染色示构建PDLSCs细胞膜片与纳米级B-TCP复合叠层三维复合结构组成骨相关标志物OCN、ALP、Runx2蛋白表达高于对照组及空白对照组(P0.05)。结论牙周膜干细胞膜片与B-TCP三维叠层结构复合结构可促进兔牙槽骨缺损部位的修复及再生,为临床牙槽骨缺损的治疗提供一种新的思路,有广阔的应用前景。     

口腔引导骨组织再生中屏障膜材料的应用

目的:探讨口腔引导骨组织再生中屏障膜材料应用的临床体会。方法:回顾性分析36例骨缺损、骨量不足的患者采用钛膜进行引导骨再生,修复骨缺损并行骨内种植周的骨增量的临床资料。结果:共植入超薄钛膜38片,牙种植体56个。38片超薄钛膜就位良好,6片超薄钛膜小部分暴露,术后5例患者伤口裂开,牙种植体全部愈合,36例患者骨缺损满意修复。结论:引导骨再生技术中屏障膜材料的应用疗效较好,能有效地屏蔽软组织,引导骨再生,重建牙槽骨外形,术后并发症少,值得临床推广。     

负载抗炎肽的锆-金属有机框架封装于水凝胶促进软骨细胞外基质生成

目的 制备一种可用于修复伴有骨关节炎的软骨缺损的兼具软骨再生和炎性微环境调控的水凝胶支架.方法 通过溶剂热法制备锆金属有机框架(Zr MOF),并负载抗炎肽KAFAK,用紫外光交联法制备普鲁兰多糖/聚乙二醇复合水凝胶,将Zr MOF封装于水凝胶内部,通过扫描电镜、溶胀平衡、降解实验和流变力学表征水凝胶的理化性能.以兔骨...     

负载DMOG的光交联明胶水凝胶的骨组织工程研究

目的：探讨负载DMOG(Dimethyloxallyl Glycine)的光交联明胶(Gelatin Methacryloyl,GelMA)水凝胶的促成骨分化的作用以及对大鼠颅骨骨缺损修复的效果。方法：制备GelMA-DMOG水凝胶后,扫描电镜下观察其表面特征,体外检测其降解时间;将小鼠成骨前体细胞(MC3T3-E1)培养于GelMA和GelMA-DMOG水凝胶表面,荧光观察细胞骨架形态,CCK-8法检测其细胞毒性;成骨诱导后,ALP,茜素红染色和qRT-PCR检测其对MC3T3-E1细胞成骨向分化的影响;构建大鼠颅骨骨缺损模型,4周和8周后观察GelMA和GelMA-DMOG水凝胶对骨缺损修复的效果。结果：与GelMA水凝胶相比,GelMA-DMOG水凝胶孔径大小、分布及降解时间并没有明显差异;两组水凝胶对MC3T3-E1细胞增殖无明显影响;与培养在96孔板上的对照组相比,GelMA组略微促进MC3T3-E1细胞成骨向分化,而GelMA-DMOG组明显增强了细胞的成骨向分化和成骨相关基因Runx2、ALP和OCN的表达;大鼠颅骨骨缺损体内实验发现与GelMA组相比,GelMA-DMOG水凝胶处理组具有明显的促成骨成血管作用和较好的骨缺损修复效果。结论：GelMA-DMOG水凝胶相对于GelMA材料自身的理化性能没有改变,且体外和体内实验显示该材料对于骨缺损修复具有较好的促进作用,为骨组织工程治疗骨缺损的临床应用开辟了新途径。     

组织工程支架在骨软骨修复中的应用进展

因运动损伤、事故创伤所导致的骨软骨损伤逐渐增加,骨软骨损伤的修复也越来越受到重视。基于目前的研究,骨软骨组织工程支架在充分利用材料、信号分子的多种途径方面表现出巨大的潜能。支架设计需要考虑的基本要素是具有适当孔隙的双相结构和界面整合能力,组成物质的梯度分布和相适应的机械性能。支架的表面修饰技术可以改善细胞调节和信号分子递送。功能性支架可调控多信号转导分子递送的功能,被认为是有希望的治疗方法。     

COA:细胞外基质来源的双层支架的研制及其修复犬膝关节负重区骨软骨缺损的实验研究

背景与目的 骨软骨损伤常见且修复困难,本研究探讨采用软骨细胞外基质（CECM)与脱细胞骨基质（ACBM)为材料制作新型组织工程骨软骨双层支架的可行性,并检测其联合骨髓基质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs）修复犬膝关节负重区骨软骨联合缺损的疗效。 方法 ⑴新型组织工程骨软骨双层支架的骨部分以犬松质骨制备的ACBM为原料,软骨部分以人CECM为材料：将天然软骨粉碎成微丝并脱细胞处理后配成30 g/L的乳状悬液,将ACBM浸于盛CECM悬液的模具中,采用冷冻冻干法制备CECM/ACBM双层支架并交联。进行组织学、扫描电镜、Micro-CT观察,测定支架孔隙率,采用MTT法分析支架浸提液毒性。⑵ 将成软骨诱导的BMSCs种植到双相支架上体外构建组织工程骨软骨复合体,并以此复合体修复犬膝关节股骨髁负重区骨软骨缺损,分为细胞-双相支架组(实验组)和单纯支架组（对照组）,分别在3和6个月时取材,根据大体、组织学、生物力学、生物化学、Micro-CT等检测结果进行半定量或定量评估。 结果 支架评估：组织学显示双层支架去细胞彻底,无细胞碎片残留;CECM部分番红O及Ⅱ型胶原免疫荧光染色呈阳性。扫描电镜及Micro-CT观察显示支架内孔洞相互贯通呈海绵状,CECM部分孔径(155±34）μm,孔隙率为91.3%±2%;ACBM部分具有天然骨的孔径和空隙率,骨软骨部分结合良好。MTT法显示,不同浓度支架浸提液与对照培养液吸光度值比较,差异无统计学意义（P>0.05）。在修复犬膝关节骨软骨缺损的实验中,结果显示两组以纤维软骨或透明软骨对缺损有不同的修复,大体以及组织学评分表明实验组明显优于对照组,生物力学测试表明6月实验组修复软骨的刚度为正常膝关节软骨的70.1%,与生物化学分析结果一致;软骨下骨的刚度达到正常膝关节的74.96%。Micro-CT结果表明实验组与对照组软骨下骨重建不具备明显差异。结论 CECM /ACBM骨软骨双层支架保留了骨、软骨的细胞外基质成分,具备良好的孔径和孔隙率,骨-软骨两层间结合良好,无毒,生物相容性良好,可作为支架载体用于组织工程骨软骨复合体的构建。骨软骨双相支架复合成软骨诱导的BMSCs能成功修复犬膝关节负重区的骨软骨缺损,     

超薄钛膜用于牙种植引导骨再生的临床观察

[目的]总结牙种植应用超薄钛膜引导骨再生,修复牙槽骨缺损的临床经验.[方法]选择18例牙种植病例,在牙槽骨缺损区域植入人冻干脱钙骨再覆盖超薄钛膜,黏骨膜软组织瓣复位固定超薄钛膜.同期牙种植或3～6个月后行牙种植.[结果]共植入超薄钛膜19片,牙种植体28个.19片超薄钛膜就位良好,3片超薄钛膜小部分暴露,未予取出局部冲洗清洁,保持在位3个月.18例患者骨缺损满意修复,28个牙种植体全部愈合.[结论]超薄钛膜是一种良好的用于牙种植引导骨再生材料.     

兔胫骨骨膜细胞膜片的体外构建

目的 体外采用维生素C构建兔胫骨骨膜细胞膜片并检测其基本生物学特性。 方法 培养兔胫骨骨膜细胞,采用维生素C诱导构建兔胫骨骨膜细胞膜片。采用显微镜对膜片进行观察,苏木精-伊红(H-E)及Masson染色检测膜片的结构及胞外基质;细胞活死荧光染色观察膜片的活力。 结果 体外成功分离培养兔胫骨骨膜细胞,CCK-8检测结果显示骨膜细胞增殖曲线呈S型增长,结晶紫染色显示其具有克隆形成能力,并具有多向分化能力。采用维生素C连续诱导14 d,可获得半透明乳白色膜样结构。H-E及Masson染色显示膜片由多层细胞及胞外基质构成,细胞活死荧光染色显示膜片由大量绿染的活细胞构成。 结论 维生素C可成功诱导兔胫骨骨膜细胞膜片,有望应用于骨缺损再生修复。     

引导组织再生术在牙种植中的应用

引导组织再生术是目前在牙种植术前或术中常被推荐使用的一种增加牙槽骨骨量的一种手段。近年来各种屏障膜和各类骨移植材料不断涌现,此项技术的临床应用范围也在不断地拓展。本文对膜材料的种类和特性以及该项技术在牙种植中的应用现状进行了综述。     

脂肪组织源基质细胞（ADSCs）——细胞学工程的新选择

越来越多的证据证明干细胞包括胚胎干细胞、骨骼肌卫星细胞、骨髓间充质干细胞等可用于组织的再生和修复。但以上细胞的临床应用存在很多问题如来源困难、免疫排斥、伦理学等等。脂肪来源的基质细胞以其取材方便、更容易获取、低免疫原性等特点成为今年来研究的热点。本文对ADSCs的特点进行了较为全面的回顾。     

钛膜引导种植体周围骨组织再生的动物模型研究

目的 考察钛膜引导牙种植体HA颗粒周围骨组织再生的作用。方法 在狗的下颌骨区制备种植窝及人工骨缺损区后，植入HA涂层钛种植体，用钛片将骨缺损区平均隔离成两部分，一部分植入HA颗粒，另一部分作为空白对照，于缺损区上覆盖钛膜，种植后第4，8，12周分别作组织学切片，观察种植体周围形态学。结果 在第4周，种植体周围有明显的骨生长，第12周时骨量生成增多，骨的结构与周围的板状骨相似。结论 钛膜可维持膜下间隙的存在，可作为膜引导的材料，HA颗粒对骨的再生有引导性。     

兔骨髓基质细胞组织工程骨治疗骨缺损的研究

目的 探讨应用自体骨髓基质细胞为种子细胞的组织工程骨修复骨缺损的效果。方法 将免自体骨髓基质细胞经淋巴细胞分离液分离培养、传代扩增后，与胶原海绵混合培养后植于免挠骨干1．5cm缺损处。12周后处死动物，通过大体形态及x线、组织学检查进行评价。比较细胞和胶原海绵复合物移植与单纯胶原移植治疗骨缺损的疗效。结果 以组织工程骨移植于骨缺损处，骨缺损完全愈合，骨髓腔通畅。而单纯胶原移植对照组骨缺损未愈合，髓腔不通，与实验组有明显差别。结论 骨髓基质细胞是一种良好的骨源细胞，能定向分化成骨细胞，其成骨机制为膜内化骨和软骨内化骨。骨髓基质细胞作为种子细胞的组织工程骨前景乐观。     

骨组织工程中纳米羟基磷灰石的仿生合成研究进展

纳米羟基磷灰石（nano-hydroxyapatite, nHAp）是人体骨、牙无机组成的主要成分,具有优异的生物相容性、生物活性和生物亲和性,可诱导骨组织再生,已广泛应用于骨缺损修复与替代等骨组织工程领域。由于其组成中含有能通过人体正常的新陈代谢途径进行置换的钙、磷等元素,植入体内后可部分或全部被人体组织吸收和取代,能很好地辅助骨的生长,是一种理想的骨修复材料。然而,传统的nHAp陶瓷材料具有一定的脆性且体内降解性差。此外,由于羟基磷灰石纳米粒子表面能大,易发生团聚,导致材料的稳定性差,植入体内后力学强度衰减快,限制了其临床应用。目前,通过负载相关生长因子、蛋白和多肽等活性分子,可有效提高单纯nHAp的力学性能及生物相容性,从而使其更符合骨修复材料的生物学要求。但传统的物理或化学修饰方法步骤繁琐,修饰过程可导致nHAp生物活性受到干扰。近年来,直接利用生物大分子或者微生物活体自身的分子识别和自组装能力来制备纳米材料的仿生合成方法不仅简单,且合成的纳米材料性质稳定。对于nHAp而言,因其独特的晶体结构及理化性能,已有大量研究表明可利用其与生物分子之间的亲和性,通过仿生合成的方法制得具有一定生物活性的nHAp。仿生合成nHAp有望成为主流骨组织工程支架材料,分析和归纳不同nHAp材料的仿生合成过程及其特性,对进一步开发机械、生物学等性能更优的骨缺损修复材料具有一定的指导作用。本文综述了基于不同生物分子模板,仿生合成nHAp的方法,并进一步讨论其在骨组织工程中的应用研究进展,为新一代骨修复生物材料的研发提供参考。     

大动物体内促组织工程骨成骨及血管化手段的研究

目的：探讨组织工程骨能否修复大动物大段负重骨骨缺损,筋膜瓣能否及如何促进组织工程骨体内成骨及血管化的过程。方法：中国青山羊9只作为空白组,制备单侧胫骨2cm的骨膜与肌缺损,缺损内不植入任何填充物,术后行放射性核素骨显像（ECT）、X线检查、组织学方法评价骨缺损自行修复情况。27只中国青山羊根据骨缺损植入物的不同分为3组：单纯材料组（单纯珊瑚羟基磷灰石coral hydroxyapatite,CHAP）、组织工程骨组（CHAP 经诱导分化的骨髓基质干细胞bone marrow stroma cell,BMSc）、筋膜瓣组（筋膜包裹CHAP 经诱导分化的BMSc）。组织工程骨组和筋膜瓣组分别取9只山羊的BMSc体外进行诱导分化,之后与CHAP复合。制备皮下带蒂深筋膜瓣。各组按不同的设计方案分别植入到骨缺损内。术后2、4、8周行ECT检查,4、8、12周行X线检查、组织学（V-G染色）检查,12周行生物力学检查。结果：术后各项检查结果表明,空白组山羊胫骨2cm的骨缺损是其自身无法修复的,因此是一个理想的骨缺损模型。单纯材料组未能修复骨缺损,仅表现出一个缓慢的爬行替代过程;组织工程骨组可基本修复骨缺损,在成骨质量和血管化过程方面表现出较理想的结果;筋膜瓣组修复骨缺损的效果更为满意,成骨质量和血管化程度亦高于组织工程骨组。结论：山羊胫骨2cm缺损模型不能自主成骨,符合骨组织工程实验的要求。组织工程骨具有良好的修复山羊大段骨缺损的能力。筋膜瓣促组织工程骨成骨的作用是通过其促进组织工程骨血管化这一方式实现的。     

牙种植体周围骨缺损自我修复的研究现状

种植体周围骨缺损是导致种植失败的主要原因之一,目前骨移植材料及引导骨再生技术的不断发展成熟,已广泛应用于牙种植体周围骨缺损修复。但牙槽骨本身具有较强的成骨、自我修复的能力。种植体周围骨缺损在一定范围内即小于骨缺损临界值时,牙槽骨可以自我修复形成新骨,此时,运用骨移植材料及引导骨再生技术无法充分发挥其潜能。所以,对于种植体周围的骨缺损自我修复研究尤显迫切。     

细胞种植——骨修复研究所揭示的新概念

细胞的成活被认为是自体骨移植的基础。对骨修复的研究提示有另外一种骨形成方式。这种方式不依赖于原有细胞的存在。骨形成蛋白（BMP）能够通过诱导干细胞向骨细胞分化来形成骨组织。这种蛋白质诱导的细胞分化和组织再生过程称为细胞种植或组织种植。本文分析了骨修复的细胞学过程,以期探讨BMP成骨的生物学意义。血管内皮细胞在骨修复的启动阶段发挥重要作用,但不具备特异性。破骨细胞通过分泌BMP启动骨特异性修复。BMP成骨演示了蛋白质通过诱导干细胞分化导致特异性组织修复,这一过程也可能在其他组织中重复。