纳米羟基磷灰石复合物在骨组织工程中的应用与挑战

纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite,nHAp)具有良好的生物相容性、生物活性和骨传导性,是一种性能良好的骨修复材料。但由于其脆性大、强度低,制约了快速发展。nHAp与其他材料复合可以提高材料的生物相容性和力学性能,在临床应用方面前景广阔。现就各种nHAp复合支架材料在骨组织工程中的研究现状进行简要综述。     

对BCP/PLLA复合骨修复材料的生物相容性研究

在分析BCP/PLLA复合材料成分、特性和使用条件的基础上,以一系列体内体外试验对该复合材料的生物相容性进行研究。选择家兔在其肌袋内长期埋植进行组织学观察,以豚鼠静脉注射材料浸提液实验来验证材料的短期毒性。实验结果表明：BCP/PLLA复合骨修复材料的生物相容性优良,可望成为一种优异的骨组织工程支架材料和骨修复替代材料。     

骨组织工程支架材料及其表面修饰的研究进展

骨组织工程可有效地解决骨组织缺损修复难题。而其支架材料是组成骨组织工程的重要因素之一,不同单一支架材料表现出不同的优势与缺点。目前,研究得较多的由复合材料制作的支架可有效地保留单一材料支架的优势并规避其缺点,提升骨组织工程支架的性能,诱导骨形成与血管化,达到修复骨缺损的目的。而骨组织工程支架的表面修饰可有效改善支架的机械性能,提高支架与骨组织的整合。因此,制造具有最佳性能的骨组织工程支架材料及完善其表面修饰将成为未来研究的热点。     

骨组织工程学研究新进展

组织工程学是应用生命科学和工程学的原理及其技术,以生物材料为载体,研究开发、设计构建或重建具有生理功能的组织和器官,然后移植到人体,成为具有修复、维持或改善受损组织功能的生物替代物的一门新兴交叉学科。骨组织工程学研究主要有三个方面:种子细胞、支架材料、骨组织构建的临床应用。其中骨组织工程学的核心是支架材料,而支架材料要达到理想的骨支架材料的要求,种子细胞要有效与载体材料充分的粘附,并在载体中良好的生长、扩增和分化,才能形成具有骨组织修复功能的细胞——载体复合物。骨组织工程中细胞采用种子细胞与支架材料有效充分粘附可能是解决骨支架问题的一种有效方法,本文就骨组织工程中影响细胞与复合支架材料的因素研究现状和进展做一综述,为骨组织工程的研究提供一点依据,对支架材料的应用提供一定的参考。     

磷酸化壳聚糖-羟基磷灰石纳米复合物的仿生合成及其细胞相容性的研究

目的 仿生合成一种由磷酸化壳聚糖(PCS)和羟基磷灰石(HAp)组成的纳米复合新型骨组织修复材料.方法 先对壳聚糖(CS)进行本体改性,合成PCS;再将含有钙、磷离子(Ca2+=60 mmol/L,Ca/P=1.67)的HCl溶液逐滴加入到含有PCS的NaOH的溶液中,将反应形成的沉淀物冷冻干燥后,得到磷酸化壳聚糖-羟基磷灰石纳米复合物(PCS-HAp).最后,将PCS-HAp与成骨细胞共培养,评价其细胞相容性.结果 PCS可以调控HAp晶体成核、生长;PCS-HAp复合物中HAp晶体是一种低结晶的纳米类骨磷灰石.PCS-HAp可以促进成骨细胞的增殖和分化,具有良好的细胞相容性.结论 PCS-HAp是一种新型的纳米复合物骨修复材料.     

组织工程骨修复骨缺损的应用瓶颈分析

骨肿瘤的治疗导致骨缺损很常见,修复缺损的方法是采取骨移植。骨移植材料根据来源大致可分为自体骨、同种异体骨、异种骨和人工骨替代材料。骨组织工程的兴起为骨缺损的治疗带来新的选择。利用骨组织工程培养的人工骨不仅可以修复大面积骨缺损,而且可以按需塑形并大量制备,是一种理想的骨修复材料。现就组织工程骨在治疗骨缺损中的应用现状进行综述。     

纳米羟基磷灰石/壳聚糖人工骨复合材料制备及性能研究

目的：研究合理人工骨复合生物材料的制备及性能。方法：应用共沉淀法制备纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料,并采用TEM、SEM、XRD等手段对材料晶相组成、微观结构、晶粒大小进行分析表征。结果：复合材料中的羟基磷灰石为类似于自然骨矿物相的弱结晶含碳酸纳米晶体,并均匀分散于有机相壳聚糖中。结论：该复合材料可作为骨组织替代材料。     

骨组织工程技术修复骨缺损的研究进展

骨缺损的修复一直是骨科临床的难题,经过40余年的发展,骨组织工程最终确立了将骨再生相关分子、成骨活性细胞与支架材料三者复合,构建组织工程骨的基本模式,这种基因增强的组织工程技术使修复骨缺损的各种因素在时间和空间上达到了完美的结合。本文对应用骨组织工程技术促进骨缺损修复研究的近期进展予以综述。     

单壁碳纳米管/羟基磷灰石复合骨材料的制备、微观结构及力学性能分析

目的制备单壁碳纳米管/羟基磷灰石(SWNT/Hap)新型复合骨材料,解决传统支撑骨材料的力学性能缺陷。方法采用原位合成的方法制备SWNT/HAp纳米粒子及其复合材料。并通过红外吸收光谱(IR)和扫描电子显微镜(SEM)观察等方法测试制备效果,并评价复合骨材料的力学性能。结果SWNT/HAp复合骨材料的抗弯强度最大增幅将近50%,达到73MPa;而断裂韧性的最大提高幅度达到3倍,达到2.6MP·am1/2。结论各种检测手段表明制备的SWNT/HAp符合骨材料要求,力学性能有显著提高,满足支撑骨架的抗弯强度及断裂韧性方面的要求。     

磁性纳米粒子复合支架及外加磁场影响成骨作用的研究进展

磁性纳米粒子（MNP）具有独特的磁响应性、生物相容性,在作为生物材料时可通过其内在的微小磁场促进成骨分化。掺入MNP的磁性复合支架保留了MNP的超顺磁性,具有良好的物理机械性能以及生物学性能,在体内外均取得良好的成骨效果。外加磁场可通过影响细胞代谢行为促进骨组织修复,与MNP复合支架结合可起到协同促进骨组织修复再生的作用,在骨组织工程领域的应用潜力巨大。本文就MNP复合支架的性能、MNP复合支架和磁场的成骨作用研究进展作一综述,为MNP复合支架进一步研究和临床应用提供参考。     

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。     

骨组织修复材料仿生合成的研究现状

骨组织修复材料的分子仿生设计合成目前还处于初期阶段,理想的有机基质模板的分子结构和组装方式及理想的矿化方式还有待研究。研究新型的骨修复材料一直是口腔医学、临床医学的迫切要求。本文综述了分子仿生的原理及骨组织修复材料仿生合成的几种方法,着重介绍了以生物大分子及其衍生物为模板进行复合材料的仿生合成,为新一代生物材料的研发提供参考。     

GelMA水凝胶在骨组织工程中的研究进展

 种植修复目前是牙列缺损、牙列缺失首选的修复方法。患者因牙周炎、长期牙缺失、全身疾病、外伤及肿瘤手术后的重度牙槽骨缺损是种植修复术的难点。充足的骨量是种植体完成骨结合并维持其长期稳定的必要条件,因此临床上需要可有效填补骨缺损的材料。明胶甲基丙烯酰基（gelatin methylacryloyl,GelMA）水凝胶因其独特的光交联特性,可以加工成不同形貌的水凝胶支架材料。同时,因其降解性能可控,力学性能可控,生物相容性好,在骨缺损修复材料领域具有广阔应用前景。本文将对GelMA水凝胶在骨组织工程中促进成骨生成和血管化的研究进展进行综述。     

人工骨替代材料修复种植体周围骨缺损的研究进展

种植体周围骨缺损是影响种植体成功的最主要的因素之一。研制理想的人工骨材料修复骨缺损,已经成为医学和生物材料领域的研究重点。目前植骨材料很多,如自体骨、同种异体骨、异种骨、人工骨替代材料、组织工程化骨,每种材料各有利弊。而利用各种材料的优缺点将多个材料进行复合,制作具有更好的生物相容性、骨引导性、骨诱导性、可吸收性及强度的人工复合材料是研究热点。     

骨缺损修复中干细胞成骨分化调控因素研究进展

干细胞因来源广泛、可自我更新、拥有多向分化潜能等优点,目前已广泛用于组织修复实验和临床研究,特别是在骨缺损修复中展现出良好的应用前景。在骨组织工程中,干细胞作为缺损修复支架的组成要素,为缺损修复提供细胞来源和活性基础,因此探究骨缺损修复中干细胞成骨分化的主要调控因素尤为重要。本文将从支架的材料组成、材料表面微观结构、空间宏观结构、外源性药物、体外刺激等因素综述骨组织工程中干细胞成骨分化调控因素、作用机理与研究进展,为骨缺损修复的基础研究与临床应用提供新思路。     

脱钙骨基质骨粒骨水泥复合自体红骨髓修复犬股骨缺损的实验研究

目的　探讨异体脱钙骨基质骨粒 (DBM)、骨水泥 (BC)、自体红骨髓 (RM)复合移植修复犬股骨骨缺损的疗效。方法　 30只家犬双侧股骨做成长×宽为 2 5mm× 10mm的骨缺损 ,将犬的自体红骨髓与异体DBM复合后再与BC混合成复合材料 ,植入犬的右侧股骨骨缺损处 ,左侧单纯植入骨水泥做对照。术后不同时期进行X线、组织形态学及生物力学研究。结果　X线观察 :骨缺损部位 1个月开始形成骨痂 ,3个月骨痂最丰富 ,6个月时复合材料与宿主骨边缘模糊。组织学观察 :3个月时复合材料内部有新生骨形成 ,6个月时边缘部分的DBM被新生骨替代 ,并与宿主骨融合。生物力学测定 :骨缺损部位的生物力学强度 3个月和 6个月分别接近正常骨的 60 %和80 %。结论　DBM、RM、BC复合材料极易塑形 ,具有明显的促进骨缺损修复作用 ,能用于修复各种形态的骨缺损并能满足早期负重的需要。     

纳米羟基磷灰石复合材料的研究进展

纳米羟基磷灰石既具有纳米材料的特性,又具有羟基磷灰石的特性,其复合材料模拟人体自然骨结构和功能,在临床中有更广阔的应用前景。本文综述纳米羟基磷灰石复合材料的最新研究进展及在骨修复中的应用现状,并简略分析其发展前景。     

In vitro and In vivo Evaluation of the Developed PLGA/HAp/Zein Scaffolds for Bone-Cartilage Interface Regeneration

Objective To investigate the effect of electronspun PLGA/HAp/Zein scaffolds on the repair of cartilage defects.
Methods The PLGA/HAp/Zein composite scaffolds were fabricated by electrospinning method. The physiochemical properties and biocompatibility of the scaffolds were separately characterized by scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), and fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), human umbilical cord mesenchymal stem cells (hUC-MSCs) culture and animal experiments.
Results The prepared PLGA/HAp/Zein scaffolds showed fibrous structure with homogenous distribution. hUC-MSCs could attach to and grow well on PLGA/HAp/Zein scaffolds, and there was no significant difference between cell proliferation on scaffolds and that without scaffolds (P>0.05). The PLGA/HAp/Zein scaffolds possessed excellent ability to promote in vivo cartilage formation. Moreover, there was a large amount of immature chondrocytes and matrix with cartilage lacuna on PLGA/HAp/Zein scaffolds.
Conclusion The data suggest that the PLGA/HAp/Zein scaffolds possess good biocompatibility, which are anticipated to be potentially applied in cartilage tissue engineering and reconstruction.