光固定明胶修饰的聚醚醚酮(PEEK)表面促进细胞增殖及成骨性研究

目的聚醚醚酮(PEEK)具有与骨骼相似的弹性模量,但PEEK作为骨修复材料的应用受到其表面生物惰性及缺乏促成骨性的限制。为了解决这个问题,我们通过表面修饰光固定明胶增强PEEK生物活性。方法我科研团队合成的光固定明胶可通过紫外照射粘附于多种材料表面,并可增强材料的生物相容性。进行SEM、静态水接触角、细胞增殖、细胞形态、碱性磷酸酶分化等表征学及细胞学系统研究。结果研究表明光固定明胶可固定于PEEK表面,改变了PEEK等高分子材料的表面性质。在细胞学研究中,光固定明胶改性后相对于普通PEEK,成骨细胞增殖、伸展、基质分泌及分化能力明显增强。结论通过光固定明胶对PEEK表面进行改性,可明显增强其生物活性,是一种有潜力的骨科内植入物及医疗器械材料。     

聚醚醚酮/58S生物活性玻璃骨植入材料的成骨活性

目的探讨聚醚醚酮/58S生物活性玻璃(PEEK/58S)骨植入材料的成骨活性。方法 MG-63成骨细胞在PEEK和PEEK/58S表面培养一段时间后,扫描电镜(SEM)观察MG-63成骨细胞的黏附铺展状态;CCK-8法检测MG-63成骨细胞的增殖活性;碱性磷酸酶(ALP)活性检测评价MG-63成骨细胞的成骨分化能力;实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测成骨分化相关基因ALP、BMP-2、COL-I、OCN、OPN mRNA表达。PEEK和PEEK/58S植入大鼠胫骨近端12周后,组织学染色和生物力学拔出实验评价骨植入材料与周围骨组织之间的骨整合能力。结果与纯PEEK相比,PEEK/58S更有利于MG-63成骨细胞的黏附铺展,能显著改善MG-63成骨细胞的增殖活性和ALP活性(P0.05),显著促进ALP、BMP-2、COL-I、OCN、OPN mRNA的表达(P0.05)。PEEK/58S比纯PEEK表现出更好的骨整合能力。结论 PEEK/58S骨植入材料能显著改善成骨细胞的黏附、铺展、增殖与成骨分化活性,增强其与周围骨组织之间的骨整合能力,有望作为新型骨植入材料用于临床。     

骨组织工程植入物的表面修饰

文题释义：骨组织工程：是应用生物学和工程学的原理,研究开发能够修复、维持和改善骨组织功能的生物替代物的一门研究。替代物包括自体组织、同种异体组织、异种组织和人工合成物质。 表面修饰：通过无机成分、有机成分或改变植入物表面地貌的方法来对骨科植入材料进行表面的生物修饰,从而改善骨植入物的生物性能。 背景：骨组织工程植入物已被广泛应用于骨科治疗,但现有的骨植入物往往还存在着力学性能差、免疫反应、微生物感染、愈合不良等缺点,不同的表面修饰技术可以有效弥补这些不足。 目的：对现有骨组织工程植入物的表面修饰技术做一综述。 方法：由第一作者检索 2000至2019年 PubMed数据库、中国知网、维普中国期刊网等收录的与骨组织工程表面修饰相关的文献,优先选择近期发表或发表在权威杂志上的文章。英文检索词为“bone tissue engineering;bone implant;surface modification;coating”,中文检索词为“骨组织工程;骨植入物;表面改性;涂层”。 结果与结论：通过无机成分、有机成分或改变植入物表面地貌的方法来对骨组织工程植入材料进行表面生物修饰,不同程度地改善了骨植入物的成骨性、骨传导性、抑菌性、生物相容性等。但是要将这种新植入体应用与临床,还需要解决一下问题：如何确定不同表面修饰成分的最佳浓度,最大限度地促进骨愈合和抑制细菌活性,且避免其他不良反应;如何避免随着时间的推移,这些骨组织工程植入物发生表面磨损而产生的颗粒导致的异物反应和免疫反应;如何将各种生长因子、蛋白质、和其他生物分子纳入涂层,而不损害其各自的化学结构和功能;如何以协同和可控的方式引导生长因子和分子的释放。 ORCID: 0000-0001-7045-7776(方旭) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

RGD多肽在骨组织工程中的研究与应用进展

精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（Arg-Gly-Asp，RGD）多肽是细胞膜整合素受体与细胞外配体相结合的识别位点，利用其对材料进行表面修饰可提高人工骨材料的生物相容性。文章就RGD的生物学效应、影响RGD生物学效应的因素、RGD在骨组织工程中的应用进行综述，并提出存在的问题。     

聚醚醚酮内植物骨整合改性的研究进展

聚醚醚酮（PEEK）材料因有着诸多优点而在骨缺损修复等医学领域得到越来越多的关注和应用,同时对于克服其生物惰性,提高其骨整合性能的改性研究成为热点。本文通过查阅国内外关于PEEK材料骨整合改性的相关文献,综述了近年来对骨科植入物PEEK材料进行改性以提高其骨整合性能的相关研究现状,并重点从改性原理的角度进行总结。     

PCL基复合骨组织工程支架研究现状及发展

三维骨组织工程支架已成为成骨研究领域的热点。聚己内酯(PCL)具有良好的生物相容性,在骨组织工程研究中被广泛应用于三维支架的制备。但纯PCL支架亲水性差、生物活性低,限制了其在生物医学领域的应用。随着骨组织工程材料研究的发展,大量研究者将PCL与各种无机物、金属元素或胶原等活性材料进行复合,以改善支架性能或引入新的性能。针对PCL基骨组织工程复合支架的材料选择,从PCL复合无机材料、PCL复合水凝胶材料、PCL复合金属元素、PCL复合小分子药物以及PCL复合生物活性分子等5个方面,对各类复合支架的性能及体内外成骨效果等方面进行综述,希望对PCL在骨组织工程中的研究及临床应用提供一定的帮助。     

表面矿化修饰煅烧骨/BMP2活性多肽复合MC3T3-E1细胞构建组织工程骨

探讨表面矿化修饰煅烧骨/BMP₂活性多肽复合材料、表面矿化修饰煅烧骨和单纯煅烧骨复合MC3T3-E1细胞构建的组织工程骨在体内的成骨能力。实验分3组,A组：表面矿化修饰煅烧骨/BMP₂活性多肽复合材料,B组：表面矿化修饰煅烧骨,C组：单纯煅烧骨。诱导培养MC3T3-E1细胞,将其分别接种于3组材料,倒置相差显微镜和环境扫描电镜分别观察细胞生长情况。将18只新西兰大白兔随机分成3组,每只大白兔作两侧骶棘肌肌袋模型,然后将3组材料分别植入大白兔骶棘肌内,分别于术后第4、8周各组处死大白兔3只,行组织学观察及新生骨面积测定。通过观察发现MC3T3-E1细胞在3组材料表面生长良好,表面矿化修饰煅烧骨/BMP₂活性多肽复合材料能促进MC3T3-E1细胞在其表面粘附与增殖并能较好地保持细胞的形态。术后第4、8周组织学观察A组材料新生骨明显多于B组,B组多于C组。术后4周和8周新生骨面积测定值A、B、C组分别为（19 712.524±3 782.126）μm²、（28 227.617±2 455.375）μm²,（11 648.507±1 047.221）μm²、（14 592.892±899.532）μm²,（7 986.655±903.487）μm²,（11 254.822±669.508）μm²。表面矿化修饰煅烧骨/BMP₂活性多肽复合材料是一种较理想的骨组织工程复合材料,有望应用于临床。     

3D打印多孔钽内部结构及表面改性在骨组织工程学中的研究进展

3D打印多孔钽在骨缺损的修复方面具有独特优势,其具有良好的物理、化学、机械性能及生物相容性等优点,展现了其在人类骨组织工程学领域中巨大的临床价值,具有广阔的应用前景,但仍需在多孔钽的内部结构及表面修饰方面有新的突破。现通过回顾及分析相关文献,对3D打印多孔钽的内部结构及表面改性在骨组织工程中的研究进展作一综述。     

复合表面活性剂处理生物源性骨组织作为骨移植材料的生物安全性研究

目的 应用新型的表面活性剂处理生物源性骨组织,对其进行脱细胞效果及生物安全性评价,以期得到一种更安全、可靠的骨植入材料。方法2种阴离子表面活性剂ABS（十二烷基苯磺酸钠）和AES（脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠）以及蒸馏水以重量比13：7：80的比例配制复合表面活性剂。以新鲜的牛松质骨为原料,复合表面活性剂脱脂脱细胞的两步法工艺,制备新型生物源性骨植入材料。对其进行组织学和表面超微结构观察,同时对表面活性剂处理的生物源性骨植入材料进行急性全身毒性试验、溶血试验、细胞毒性试验的生物安全性评价。通过骨长期植入试验观察表面活性剂生物源性骨的生物相容性和生物降解性。采用吸光度测量法界定骨材料中表面活性剂的残留量。结果复合表面活性剂生物源性骨颜色呈乳白色,无肉眼可见杂质,组织学及超微结构观察可见骨陷窝内细胞结构消失,骨小管空虚,胶原纤维排列整齐。生物安全性实验表明：按GB／T16886．11—1997急性全身毒性试验合格,溶血试验〈5％,细胞毒性试验0级。复合表面活性剂生物源性骨组织中表面活性剂的残留量低于0．1g／L。骨长期植入实验表明：4周时可见骨组织周围纤维组织生成,骨小梁内有细胞爬入,植入材料与宿主骨融合良好。8周时植入材料部分被机体吸收,24周后被机体完全吸收。结论复合表面活性剂处理的生物源性骨移植材料具有良好的生物相容性和生物降解性,是一种安全、可靠的骨植入材料。     

人工材料在急性运动骨损伤中的应用与表面修饰

背景：选择合适的表面修饰材料,有针对性的对基质支架材料进行表面改性和表面修饰,提高材料表面的细胞黏附性以及促进细胞的增生是骨组织工程支架材料研究的重要内容。 目的：概述骨组织工程支架材料的运用情况,支架材料表面修饰材料的运用以及修饰方法或途径。 方法：由第一作者检索1995/2010 PubMed数据及万方数据库文章,选择与组织工程支架材料运用及表面修饰相关的文献。 结果与结论：成骨细胞与支架材料的作用依赖于材料的表面特性、局部形态、表面能或化学能等,这些表面特性决定了细胞怎样吸附到材料表面、细胞的定位以及细胞的功能行为等。因此生物材料的复杂性和细胞-生物材料表面的相互作用决定着进行生物支架材料表面修饰的重要性。理想的表面修饰应该兼顾表面拓扑结构、特异性识别、亲水与疏水平衡、蛋白质吸附等各个方面才能得到功能化的新生组织。目前,应用最多的表面修饰材料是Ⅰ型胶原,未来研究中将多种表面修饰材料进行复合发挥材料的互补作用,以及基因疗法和纳米材料的发展,将成为骨组织工程学领域研究的热点问题。     

聚醚醚酮基骨科植入物的改性技术研究

目的 结合聚醚醚酮（PEEK）、聚乳酸（PLA）和硫酸软骨素锶（SrCS）各自的优势，制备出易加工、与松质骨力学性能匹配且兼具生物活性的聚醚醚酮基生物材料。方法 将熔融的PLA充分地填充在PEEK二维编织结构孔隙中，通过热压制备PLA/PEEK复合材料，并对其表面形貌和结构、结晶度、宏观和微观力学强度进行研究。随后在最优力学性能的PLA/PEEK复合材料中引入SrCS并使其与细胞共培养，通过MTT法评价细胞在复合材料上的增殖情况。结果 在155℃和10 MPa的热压条件下，PLA与PEEK细丝结合致密并形成了互锁结构，所得PLA/PEEK复合材料具有与松质骨相似的抗断裂性能、弹性模量和多尺度力学特性。SrCS的引入对复合材料的力学特性进行了微调，并显著提升其生物活性。结论 PLA和SrCS的引入可以有效地改善PEEK基材料的可加工性和生物活性，且结构互锁的PLA/PEEK复合材料具有仿松质骨的力学特性，因此SrCS/PLA/PEEK复合材料有潜力作为新型的骨科修复材料。     

医用多孔钽的性能及其在膝关节损伤中的应用

背景：随着临床上大量金属支架材料在人体的广泛应用,很多金属材料表现出一些相对不足,但是医用多孔钽金属在许多临床和科研中性能发挥稳定,逐渐成为新的骨组织工程发展方向。 目的：综述多孔钽金属的结构特性、力学性能、生物特性及其在膝关节损伤中的应用情况。 方法：应用计算机检索1955-12/2010-01中国期刊全文数据库和PubMed数据库,英文检索词为“porous tantalum,bone tissue project,biological material,trabecula metal”,中文检索词为“多孔钽,骨组织工程,生物材料,小梁金属”,共检索到文献81篇。 结果与结论：医用多孔钽在结构特性方面具有的三维多孔结构,有利于成骨细胞黏附、分化和生长,促进骨长入;在力学性能方面多孔钽的弹性模量、抗疲劳特性、摩擦系数与正常骨组织相近;在生物特性方面多孔钽表现出良好的生物相容性、抗腐蚀性、骨诱导和再生能力;在膝关节损伤应用方面有着广阔的发展前景,但是目前医用多孔钽在国内应用较少,而且研究不够深入,这就有待于人们去更深入的研究和探索。     

医用植入材料PMMA骨水泥改性的研究进展

由于传统聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate,PMMA）骨水泥材料的临床效果明显,其在骨科手术的应用已有60余年的历史,帮助骨科医师成功开展人工关节置换、脊柱经皮穿刺椎体成形术（percutaneous vertebroplasty,PVP）、球囊扩张椎体后凸成形术（percutaneous kyphoplasty,PKP）等多种手术。但在临床应用中,人们发现PMMA反应温度高、单体具有细胞毒性、与骨组织结合性差、力学强度过大、缺乏生物活性等缺点,在一定程度上影响了临床医师的选择。因此,科研工作者通过对PMMA骨水泥进行改性,加入其他材料,改善了PMMA的力学性能和赋予其生物活性,此方法为目前骨组织生物材料的研究热点方向。本文将对PMMA改性方面的研究现况及进展进行综述。     

纳米材料在口腔医学中的应用研究

纳米材料是一种多功能新型材料,其颗粒大小约在1~100 nm。纳米粒子具有独特的性能,如比表面积大,物理、机械和生物特性以及抗菌作用等,使其加入可以有效改善材料的光学、化学、电学和力学性能。近年来随着对纳米材料的深入研究,其在医学领域的应用逐渐增加。纳米材料可被应用于牙体牙髓,牙周组织工程,口腔外科和成像等中。本文针对常见纳米颗粒在口腔医学中的应用作一综述。     

可注射型组织工程骨支架材料的研究进展

可注射型组织工程骨支架材料是一种具有一定形态和机械强度的支架材料,可与种子细胞复合,以流体的形式注射到骨组织缺损部位,最终形成新骨,达到结构恢复和功能重建的目的.此材料具有创伤小、可塑性好的特点,可以修复形态不规则的骨缺损,能够很好地复合生长因子,是目前较为理想的骨组织缺损的修复方式.在众多可注射骨组织工程材料中,生物陶瓷材料、高分子材料等被证明有高度的生物相容性和良好的机械性能,已成为骨组织工程材料方面的研究重点.旨在对生物陶瓷材料、高分子材料、生物陶瓷与高分子复合材料的发展与应用作一综述.     

骨组织工程中调节巨噬细胞行为促进骨愈合的策略

骨组织工程将材料作为骨再生支架植入缺损局部,帮助完成骨愈合。近年来随着骨免疫学的发展,人们意识到巨噬细胞的免疫应答决定着材料植入的成败。巨噬细胞具有多样性和可塑性,可以根据环境信号极化为M1样(促炎)和M2样(抑炎)表型,在骨愈合的不同阶段发挥作用。巨噬细胞的迁移、增殖、极化等行为对材料特性敏感。对目前在骨组织工程中,通过改变材料的物理特性、表面化学特性以及生物特性,设计能主动调节巨噬细胞行为的材料,从而促进骨愈合的策略进行了概括总结,相关策略包括:增加材料的粗糙度、大孔结合纳米结构、合适的电信号或机械信号、中性或阴离子表面、增加亲水性、利用免疫调节材料或向局部输送免疫活性物质等,以期为设计具有良好免疫调节性的骨组织工程材料提供思路。     

硫酸钙人工骨修复骨缺损的研究进展

硫酸钙（CS）材料由于其具有生物相容性好、生物可吸收降解性高、制备成本相对低廉、原材料来源丰富等特点,常用于大段骨缺损修复的治疗。然而,其材料存在着降解速度快、骨诱导活性差等问题。因此硫酸钙材料与不同材料的复合,使其相关性能得到改进与加强成为了目前研究的热点,近年来研究人员通过将硫酸钙与不同的材料相结合,负载各种抗生素、药剂、生长因子等无机、有机分子,制备出新型复合硫酸钙材料,并经体外细胞实验和体内动物实验探究评价新型材料的机械和生物性能,为进一步硫酸钙人工骨材料的研究和开发提供了理论与实践支持。本文将通过对近年来以硫酸钙材料为载体的新型复合材料在骨缺损修复方面的研究进展进行综述总结,以期为后续的研究提供参考。     

Enhanced antibacterial property and osteo-differentiation activity on plasma treated porous polyetheretherketone with hierarchical micro/nano-topography

Implantable polyetheretherketone (PEEK) has great biomedical potential as hard tissue substitute in orthopedic application due to its outstanding mechanical properties and excellent biological stability. However, the poor osseointegration and bacteriostatic ability of implantable PEEK become the major barrier for its wide clinic application. In this study, a hierarchically micro/nano-topographic PEEK with specific functional groups (amino and COOH/COOR) has been fabricated using facile sulfonation combined with argon plasma treatment. The new developed hierarchically micro/nano-topographic PEEK have enhanced hydrophilicity, surface roughness, as well as the high ability of apatite-layer forming. Antibacterial assessment shows that as-treated samples exhibit better antibacterial activity. The cellular responses in osteoblast-like MG-63 cells culturing experiment reveal that the micro/nano-topography accompanied with specific functional groups improves the cell adhesion at the initial stage, further ameliorates proliferation and osteogenic differentiation of MG-63. This study proposes a promising approach to increase osteo-differentiation activity and bacteriostasis of PEEK via synergistic effects involving surface topologic structure and chemical modification, which shows great potential in developing advanced implantable materials.     

羟基磷灰石基人工骨的研究进展

目的 研究羟基磷灰石基人工骨作为最有发展前途的生物硬组织替代材料之一，在生物医用材料和医学研究领域的应用。方法制备具有良好生物相容性、力学性能、骨诱导性与治疗功能的羟基磷灰石基人工骨，用于人体骨组织的缺失的修复，及相关疾病的治疗。结果通过制备性能优良的羟基磷灰石粉体，结合纳米技术、组织工程技术和生物技术将不同材料通过合适的方法组合成羟摹磷灰石人工骨，从而获得良好的临床应用性能。结论从临床角度，综合了国内外近十年相关文献的基础上，评述了羟基磷灰石人工骨的研究进展。