聚磷酸钙纤维/羟基磷灰石/明胶软骨组织工程支架材料的制备及性能★

背景:目前明胶基组织工程支架材料存在力学性能低、生物相容性差、降解速率难以控制等缺陷。目的:通过添加聚磷酸钙纤维和羟基磷灰石改善明胶支架材料的性能。方法:以自制聚磷酸钙纤维和羟基磷灰石为添加材料,明胶为基体材料,以戊二醛为交联剂,采用溶媒浇铸/粒子滤取技术制备配比为50/10/40的聚磷酸钙纤维/羟基磷灰石/明胶软骨组织工程支架复合材料。测试支架材料的物理力学性能,并观察其微观结构。结果与结论:采用溶胶凝胶法制得的羟基磷灰石粉末结晶程度较差,经900℃下煅烧0.5h后,可制得结晶程度较高的羟基磷灰石粉末。聚磷酸钙纤维/羟基磷灰石/明胶软骨组织工程支架材料具有三维、连通、微孔网状空间结构,孔隙率在65%-90%之间,满足软骨组织工程对其支架材料孔隙的要求。戊二醛的交联作用和聚磷酸钙纤维的增强作用,克服了明胶在制备多孔支架时容易收缩的缺点,制得高孔隙率三维连通的支架材料。     

β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合材料的物理及其降解性能

目的:研制一种可任意调控降解速率且具有良好力学性能、生物相容性能的高孔隙率海绵状软骨组织工程支架复合材料。方法:实验于2002-05/12在兰州交通大学工程材料研究所完成。以自制聚磷酸钙纤维、β-磷酸三钙为增强材料,聚左旋乳酸为基体材料,采用溶媒浇铸/粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备了β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸软骨组织工程支架复合材料,测试了该复合材料的物理力学性能和降解性能。结果:①支架复合材料物理力学性能:随着β-磷酸三钙重量分数的增加,支架材料的密度也随之增加。②微观结构观察:β-磷酸三钙在横截面及纵截面上分布较为均匀,且支架材料为三维、连通、网状结构。③降解性能:随着β-磷酸三钙含量的增加,支架复合材料的降解率逐渐减小;随着聚磷酸钙纤维含量的增加,支架复合材料的降解率逐渐增大;该组支架材料在0～3周时压缩模量迅速衰减,3周后压缩模量衰减变缓;随着β-磷酸三钙含量的增加,降解液的pH值稍稍增加,呈微碱性环境。结论:β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架复合材料的力学性能和生物降解特性基本满足软骨组织工程的要求,特别是β-磷酸三钙的加入使降解液pH值保持在6～7之间,避免了由于降解液呈酸性而引起的无菌性炎症反应。故可用作软骨组织工程支架材料。     

聚磷酸钙纤维增强聚右旋乳酸软骨组织工程支架材料的制备及性能

背景:传统的支架材料聚乳酸、聚乙醇酸及二者的共聚物,具有良好的生物相容性,并已广泛用于制造细胞传递和组织工程支架.但还存在易变形、降解时间长等缺点.目的:在前期工作的基础上,制各了聚磷酸钙纤维增强聚右旋乳酸软骨组织工程支架复合材料,对其物理、力学及降解性能进行了实验研究和理论分析,旨在验证前期优化配方的可行性.方法:以自制聚磷酸钙纤维为增强材料,聚右旋乳酸为基体材料,纤维与基体的配比为67/33,采用溶媒浇铸/粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备了聚磷酸钙纤维增强聚右旋乳酸软骨组织工程支架复合材料,测试了该复合材料的物理力学性能和降解性能.结果与结论:聚磷酸钙,聚右旋乳酸支架材料具有高的孔隙率,孔隙率在80%～93%之间,压缩模量比纯聚乳酸支架的压缩模量有了明显提高,具有可控的降解性能,能为细胞的培养提供三维空间环境.结果提示聚磷酸钙纤维增强聚右旋乳酸支架复合材料的力学性能和生物降解特性基本满足软骨组织工程的要求,故可用作软骨组织工程支架材料.     

β-磷酸三钙／聚磷酸钙纤维／聚左旋乳酸复合材料的物理及其降解性能

目的：研制一种可任意调控降解速率且具有良好力学性能、生物相容性能的高孔隙率海绵状软骨组织工程支架复合材料。 方法：实验于2002-05／12在兰州交通大学工程材料研究所完成。以自制聚磷酸钙纤维、β-磷酸三钙为增强材料，聚左旋乳酸为基体材料，采用溶媒浇铸／粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备了β-磷酸三钙／聚磷酸钙纤维／聚左旋乳酸软骨组织工程支架复合材料，测试了该复合材料的物理力学性能和降解性能。结果：①支架复合材料物理力学性能：随着β-磷酸三钙重量分数的增加，支架材料的密度也随之增加。②微观结构观察：β-磷酸三钙在横截面及纵截面上分布较为均匀，且支架材料为三维、连通、网状结构。③降解性能：随着β-磷酸三钙含量的增加，支架复合材料的降解率逐渐减小；随着聚磷酸钙纤维含量的增加，支架复合材料的降解率逐渐增大；该组支架材料在0-3周时压缩模量迅速衰减，3周后压缩模量衰减变缓；随着β-磷酸三钙含量的增加，降解液的pH值稍稍增加，呈微碱性环境。 结论：β-磷酸三钙／聚磷酸钙纤维／聚左旋乳酸支架复合材料的力学性能和生物降解特性基本满足软骨组织工程的要求，特别是β-磷酸三钙的加入使降解液pH值保持在6-7之间，避免了由于降解液呈酸性而引起的无菌性炎症反应。故可用作软骨组织工程支架材料。     

优化磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸软骨组织工程支架材料的配比

背景:前期实验显示,聚乳酸存在刚度差,降解缓慢,降解后期降解液明显偏于酸性,易在细胞培养时引起无菌性炎症反应等缺点.目的:在前期工作的基础上,优化聚乳酸支架材料实验方案和配比.方法:自制聚磷酸钙纤维和β-磷酸三钙为添加材料,聚左旋乳酸为基体材料,采用溶媒浇铸/粒子滤取技术与气体发泡相结合制备配比20/30/50 磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸软骨组织工程支架复合材料.结果与结论:①磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸支架材料具有三维、连通、微孔网状结构,孔隙率在70%~95%.②孔隙率相近时,该支架材料的压缩模量比纯聚乳酸支架的压缩模量有了明显提高.③支架材料的降解率可通过加入聚磷酸钙纤维和支架的孔隙率加以调控.④β-磷酸三钙的加入使降解液pH 值保持在6.0~7.0 之间,避免了酸性降解产物引起的无菌性炎症反应.说明磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸支架材料的物理力学性能和降解性能基本满足软骨组织工程的要求.     

构建球磨碳酸钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸组织工程支架复合材料

背景:近年来国内外在骨与软骨组织支架材料方面取得了积极的成果,但仍存在炎症反应高、生物相容性低等许多问题,因此复合材料技术是解决目前存在问题的重要途径之一.目的:制备球磨碳酸钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸组织工程支架复合材料.方法:采用溶媒浇铸、粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制各出球磨碳酸钙/聚磷酸钙纤维,聚乳酸组织工程支架复合材料.测试该支架复合材料的物理、力学及降解性能,并用扫描电子显微镜对其微观结构进行观察.结果与结论:制备出孔隙率在60%-80%之间的球磨碳酸钙,聚磷酸钙纤维,聚乳酸组织工程支架复合材料,具有三维、连通、微孔网状结构,其密度的实验值和计算值基本相吻和;压缩模量值均在3 MPa以上,能够满足软骨组织工程支架复合材料对压缩模量的要求.随着降解时间的延长,支架复合材料的降解速率在增大;球磨碳酸钙,聚磷酸钙纤维,聚乳酸组织工程支架复合材料的降解液的pH值基本保持在6-7.5之间,球磨碳酸钙粉末的加入稳定了降解液的pH值.该支架复合材料降解一定时期后仍为三维、连通、微孔网状结构.     

聚磷酸钙/左旋聚乳酸软骨组织工程支架复合材料的分析

背景用左旋聚乳酸(PLLA),聚羟基乙酸(PGA)等可降解吸收性高分子材料加工而成的纤维状支架材料和海绵状支架材料在软骨组织工程中已获得广泛应用.但这类支架材料存在着弹性模量低,受力时易变形,容易导致种子细胞损伤和降解吸收时间过长等缺陷.目的研制出可任意调控降解速率且具有良好力学性能、生物相溶性能和毒理学性能的聚磷酸钙(Calcium Polyphosphate,CPP)纤维,并用该纤维为增强材料研制软骨组织工程复合材料.设计以不同质量比例分组对照的实验研究.地点和对象实验在兰州交通大学材料工程研究所完成,基体材料选用PLLA(中科院化学所高分子合成室提供),增强材料选用自制CPP纤维.干预以高强度、高模量可设计降解速率的CPP纤维为增强材料,PLLA为基体材料,应用溶媒投放、颗粒滤取技术制备出CPP/PLLA软骨组织工程支架复合材料,测试了该支架复合材料的物理力学性能和体外37℃下Hank's人工降解液中的生物降解特性.主要观察指标物理力学性能,降解性能.结果CPP/PLLA支架复合材料具有三维连通、微孔、网状微观结构,微孔分布均匀,微孔尺寸为130～350μm,孔隙率90%;压缩模量随CPP纤维体积分数的增加而增加;降解速率随CPP纤维体积分数的增大而增大.结论CPP/PLLA支架复合材料的物理力学性能和体外降解性能在体外构建的组织化软骨的早期生物学性能基本满足软骨组织工程的要求,故可用作软骨组织工程支架材料.     

聚磷酸钙／左旋聚乳酸软骨组织工程支架复合材料的分析

背景：用左旋聚乳酸(PLLA)，聚羟基乙酸(PGA)等可降解吸收性高分子材料加工而成的纤维状支架材料和海绵状支架材料在软骨组织工程中已获得广泛应用。但这类支架材料存在着弹性模量低，受力时易变形，容易导致种子细胞损伤和降解吸收时间过长等缺陷。目的：研制出可任意调控降解速率且具有良好力学性能、生物相溶性能和毒理学性能的聚磷酸钙(Calcium Polyphosphate，CPP)纤维，并用该纤维为增强材料研制软骨组织工程复合材料。设计：以不同质量比例分组对照的实验研究。地点和对象：实验在兰州交通大学材料工程研究所完成，基体材料选用PLLA(中科院化学所高分子合成室提供)，增强材料选用自制CPP纤维。干预：以高强度、高模量可设计降解速率的CPP纤维为增强材料，PLLA为基体材料，应用溶媒投放、颗粒滤取技术制备出CPP／PLLA软骨组织工程支架复合材料，测试了该支架复合材料的物理力学性能和体外37℃下Hank’s人工降解液中的生物降解特性。主要观察指标：物理力学性能，降解性能。结果：CPP／PLLA支架复合材料具有三维连通、微孔、网状微观结构，微孔分布均匀，微孔尺寸为130～350μm，孔隙率90％；压缩模量随CPP纤维体积分数的增加而增加；降解速率随CPP纤维体积分数的增大而增大。结论：CPP／PLIA支架复合材料的物理力学性能和体外降解性能在体外构建的组织化软骨的早期生物学性能基本满足软骨组织工程的要求，故可用作软骨组织工程支架材料。     

优化磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸软骨组织工程支架材料的配比

背景：前期实验显示,聚乳酸存在刚度差,降解缓慢,降解后期降解液明显偏于酸性,易在细胞培养时引起无菌性炎症反应等缺点。目的：在前期工作的基础上,优化聚乳酸支架材料实验方案和配比。方法：自制聚磷酸钙纤维和β-磷酸三钙为添加材料,聚左旋乳酸为基体材料,采用溶媒浇铸/粒子滤取技术与气体发泡相结合制备配比20/30/50磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸软骨组织工程支架复合材料。结果与结论：①磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸支架材料具有三维、连通、微孔网状结构,孔隙率在70%～95%。②孔隙率相近时,该支架材料的压缩模量比纯聚乳酸支架的压缩模量有了明显提高。③支架材料的降解率可通过加入聚磷酸钙纤维和支架的孔隙率加以调控。④β-磷酸三钙的加入使降解液pH值保持在6.0～7.0之间,避免了酸性降解产物引起的无菌性炎症反应。说明磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸支架材料的物理力学性能和降解性能基本满足软骨组织工程的要求。     

已经出版的组织工程角膜生物材料相关文章

聚磷酸钙纤维，明胶软骨组织工程支架复合材 料的制备及性能表征 粘麦云，王彦平，石宗利等． 200913（47）：9265-9268     

纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸骨组织工程复合支架的特性

背景:近年来国内外在骨与软骨组织支架复合材料方面进行了广泛的研究,取得了积极的成果,但仍存在许多问题.目的:观察纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸(HAP/CPP/PLLA)骨组织工程支架复合材料的特性.方法:采用溶媒浇铸、粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备出纳米HAP/CPP/PLLA 骨组织工程支架复合材料,测试该支架复合材料的物理力学性能,并用扫描电子显微镜对其微观结构进行观察.结果与结论:结果表明,纳米HAP/CPP/PLLA 支架复合材料具有三维、连通、微孔网状结构,并具有较高的孔隙率和较好的压缩模量,是理想的骨组织工程支架材料.     

纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸骨组织工程复合支架的特性

背景：近年来国内外在骨与软骨组织支架复合材料方面进行了广泛的研究,取得了积极的成果,但仍存在许多问题。目的：观察纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸（HAP/CPP/PLLA）骨组织工程支架复合材料的特性。方法：采用溶媒浇铸、粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备出纳米HAP/CPP/PLLA骨组织工程支架复合材料,测试该支架复合材料的物理力学性能,并用扫描电子显微镜对其微观结构进行观察。结果与结论：结果表明,纳米HAP/CPP/PLLA支架复合材料具有三维、连通、微孔网状结构,并具有较高的孔隙率和较好的压缩模量,是理想的骨组织工程支架材料。     

多孔聚乙烯醇/明胶软骨组织工程支架复合材料的制备及其生物相容性

背景:以明胶为基体制备的组织工程支架材料具有良好的生物相容性和生物降解性能,但存在力学性能低,降解速率难以控制的缺陷。目的:制备一种软骨组织工程支架材料多孔聚乙烯醇/明胶复合物,并检测其理化性能和生物相容性。方法:采用乳化发泡法制备聚乙烯醇/明胶多孔支架,并通过电镜分析、力学测试、皮下植入实验,检测材料孔径和孔隙率、IR光谱、力学性能和生物相容性。结果与结论:多孔材料内部呈三维网状多孔结构,孔径均匀,有相似的孔隙率61.8%,含水率44.6%,抗拉强度为(5.01±0.03)MPa,抗压强度为(1.47±0.36)MPa,有较好的力学性能,IR光谱分析表明材料内部结构均匀。皮下植入后,炎症反应逐渐减轻,囊壁逐渐变薄,并趋于稳定,提示多孔聚乙烯醇/明胶支架材料具有较好的生物相容性和力学性能。     

多孔聚乙烯醇/明胶软骨组织工程支架复合材料的制备及其生物相容性

背景：以明胶为基体制备的组织工程支架材料具有良好的生物相容性和生物降解性能,但存在力学性能低,降解速率难以控制的缺陷。目的：制备一种软骨组织工程支架材料多孔聚乙烯醇/明胶复合物,并检测其理化性能和生物相容性。方法：采用乳化发泡法制备聚乙烯醇/明胶多孔支架,并通过电镜分析、力学测试、皮下植入实验,检测材料孔径和孔隙率、IR光谱、力学性能和生物相容性。结果与结论：多孔材料内部呈三维网状多孔结构,孔径均匀,有相似的孔隙率61.8%,含水率44.6%,抗拉强度为（5.01±0.03）MPa,抗压强度为（1.47±0.36）MPa,有较好的力学性能,IR光谱分析表明材料内部结构均匀。皮下植入后,炎症反应逐渐减轻,囊壁逐渐变薄,并趋于稳定,提示多孔聚乙烯醇/明胶支架材料具有较好的生物相容性和力学性能。     

不同生物材料复合支架对关节软骨缺损的修复评价

背景：不同生物材料制备的复合软骨支架其修复软骨缺损也各具特点。目的：探讨不同生物材料制备复合支架的组织工程学特性及其修复关节软骨缺损的性能评价。方法：以＂软骨组织工程,生物材料,工程软骨,复合支架＂为中文关键词,以＂tissue enginneering,articular cartilage,scaffold material＂为英文关键词,采用计算机检索中国期刊全文数据库、PubMed数据库（1993-01/2010-11）相关文章。纳入复合支架材料-细胞复合物修复关节软骨损伤等相关的文章,排除重复研究或Meta分析类文章。结果与结论：复合支架是当前软骨组织工程中应用较多的支架,它是将具有互补特征的生物相容性可降解支架,按一定比例和方式组合,设计出结构与性能优化的复合支架。较单一支架材料具有更好的生物相容性和一定强度的韧性,较好的孔隙和机械强度。复合支架的制备不仅包括同一类生物材料的复合,还包括不同类别生物材料之间的交叉复合。可分为纯天然支架材料、纯人工支架材料以及天然与人工支架材料的复合等3类。复合支架使生物材料具有互补特性,一定程度上满足了理想生物材料支架应具的综合特点,但目前很多研究仍处于实验阶段,还有一些问题有待于解决,如不同材料的复合比例、复合工艺等。     

生物材料复合支架与运动性关节软骨缺损的修复

目的：探讨复合支架的组织工程学特性及其修复关节软骨缺损的性能评价。方法：以＂关节软骨、生物材料、工程软骨、复合材料、复合支架＂为中文关键词,以＂tissue enginneering,articularcartilage,scaffold material＂为英文关键词,采用计算机检索中国期刊全文数据库、PubMed数据库（1993-01/2010-11）相关文章。纳入复合支架材料-细胞复合物修复关节软骨损伤相关的文章,排除重复研究或Meta分析类文章。结果：共入选18篇文章进入结果分析。复合支架是当前软骨组织工程中应用较多的支架,它是将具有互补特征的生物相容性可降解支架,按一定比例和方式组合,设计出结构与性能优化的复合支架。较单一支架材料具有显著优越性,具有更好的生物相容性和一定强度的韧性,较好的孔隙和机械强度。复合支架的制备不仅包括同一类生物材料的复合,还包括不同类别生物材料之间的交叉复合。可分为纯天然支架材料、纯人工支架材料以及天然与人工支架材料的复合等3类。结论：复合支架使生物材料具有互补特性,一定程度上满足了理想生物支架材料应具有的综合特点,但目前很多研究仍处于实验阶段,还有一些问题有待于解决,如不同材料的复合比例、复合工艺等。     

软骨组织工程中支架材料的文献回顾

背景:目前报道的软骨组织工程支架材料,大体分为天然高分子材料、人工合成可降解材料、天然材料与合成高分子材料复合构造的新型生物材料和纳米材料4大类。目的:总结近年来国内外关于组织工程支架材料的文献,对其进行简要综述,并探讨目前存在的问题和应用前景。方法:由第一作者应用计算机检索PubMed数据库及中国期刊网全文数据库1997-01/2011-01有关软骨组织工程支架材料的文章,英文检索词为"natural polymer materials,synthetic materials,new biological materials,nanometer materials,scaffold materials,cartilage tissue engineering",中文检索词为"天然高分子材料,人工合成材料,新型生物材料,纳米材料,支架材料,软骨组织工程"。排除重复性研究,共保留33篇文献进行综述。结果与结论:软骨组织工程支架已由先前的单一材料逐渐向复合材料转变,其孔隙率更高、抗原性更低、组织相容性更好,软骨细胞的黏附及增殖更好。结合计算机辅助设计和三维打印快速成形技术,将生物可降解材料预制加工成精确形状,通过降解速率较慢的内支撑支架,维持材料支架的精确外形,研发具有一定机械强度、适当孔径和精确外观形状的可降解生物支架材料是未来的发展方向。     

软骨修复材料种类的比较

背景：软骨修复材料要求具有特定的生化、物理性质,如极强的生物相容性、合适的生物降解性、可控的孔径大小、足够的孔隙率等。目的：对比分析各种软骨修复材料的特点。方法：应用计算机检索万方数据库、CNKI数据库2001/2010与软骨修复材料相关的文章,检索关键词为＂软骨,修复,支架材料,组织工程,生物材料＂。结果与结论：软骨组织工程支架材料分为天然支架材料、复合支架材料、可注射支架材料、仿生支架材料等。但是各种材料具有各自的优势与不足,目前多采用复合支架材料或利用仿生原理制备仿生支架材料或是可注射型支架材料,以充分发挥材料的优势,克服不足,使其生物力学特性更加接近天然骨组织。尽管骨组织工程研究已经取得了相当快速的进展和成果,但仍有许多问题需要解决：支架的免疫原性即降解转归及对机体的影响;支架是否可与软骨下骨有效结合;支架材料的降解速度是否可与组织形成相匹配;支架的生物力学性能是否与软骨组织相同或接近等。