骨组织工程纳米复合支架及其生物学评价**

目的：综述骨组织工程常用支架材料的种类及其性能,同时,简介一种新型的,可降解的,具有三维空间网络结构的纳米支架材料——细菌纤维素/羟基磷灰石复合材料,并探讨纳米生物材料的安全性评价。 资料来源：检索人为第一作者,检索文献时限为1979-01/2009-06,检索数据库为PubMed数据库(http://www.ncbi. nlm.nih.gov/PubMed)及CNKI数据库(www.cnki.net/index.htm)。中文检索词“骨组织工程, 细菌纤维素, 安全性评价”;英文检索词为“bone tissue engineering, Bacterial cellulose, safety evaluation”。 资料选择：①文章所述内容与骨组织工程密切相关。②有关于纳米材料安全性评价的文章。 结局评价指标：骨组织工程材料的种类及性能,纳米材料的安全性。 结果：常用的3种支架材料有天然生物材料,人工合成高分子生物材料及陶瓷材料。单一材料难以满足组织工程所需的机械强度和生物相容性,而生理状态的磷灰石是纳米级,纳米级复合材料更符合仿生的原则。细菌纤维素与具有极好生物活性、骨传导作用和骨结合能力的纳米羟基磷灰石复合制成纤维状复合支架材料,不仅具有足够的强度,还具有骨传导功能,以满足骨细胞在支架上的黏附和繁殖,成为一种很有前途的骨组织工程纳米支架材料。对生物材料生物相容性的研究与评价,不仅要从整体水平去观察材料对人体各系统的影响,从细胞水平去观察材料对细胞的数量、形态及分化的影响,还要深入到分子水平去观察材料对细胞DNA、mRNA以及蛋白表达水平的影响。 结论：由于细菌纤维素/羟基磷灰石复合支架材料结合细菌纤维素和羟基磷灰石两种材料的优点,其复合产物的性能将优于传统的骨组织工程产品。对其完成一系列生物相容性评价后,新一代骨组织工程三维纳米纤维仿生支架材料便可安全的投入到临床应用。 关键词：骨组织工程;支架材料;纳米;安全性评价     

纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合材料及其降解物的细胞相容性评价

背景：新型复合材料纳米羟基磷灰石/细菌纤维素是一种极具应用前景的骨组织工程材料,而骨组织工程材料要求其本身及其降解产物具有良好的细胞相容性,实验在传统的MTT法评价细胞相容性的基础上,进一步应用流式细胞术的方法从DAN合成周期的角度进行评价。 目的：评价新型纳米复合材料纳米羟基磷灰石/细菌纤维素及其酶降解产物的细胞相容性。 方法：应用体外细胞培养法,观察纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合材料及其降解物对成骨细胞形态学的影响,同时采用 MTT 比色法评价纳米羟基磷灰石/细菌纤维素及其降解物对成骨细胞生长和增殖的影响,并尝试用流式细胞仪检测材料作用于细胞后细胞周期时相的变化,从而在分子水平上评价材料对细胞增殖的影响。 结果与结论：纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合材料及其降解物对成骨细胞的形态无明显影响,对细胞生长和增殖无明显抑制作用。MTT 细胞毒性试验显示原材料及其降解物的细胞增殖率均在80%以上,细胞毒性均为1级,材料对培养细胞无明显细胞毒性。流式细胞仪检测结果显示材料与细胞接触后能降低G0/G1期细胞比例,增加S,G2/M期细胞比例,能增加成骨细胞DNA的合成,促进成骨细胞生长和组织修复。提示纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合材料细胞相容性良好,是一种安全的、很有应用前景的骨组织工程支架材料。 关键词：细菌纤维素;羟基磷灰石;纳米复合材料;细胞毒性;细胞周期;相容性;成骨细胞 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.03.007     

纯硅纳米孔材料AMS-8对溶菌酶的吸附和释放**

摘要 背景：纳米介孔材料具有较高的比表面积、均一可调的孔径分布、规则的孔道结构和较强的吸附性能,是良好的酶固定化载体。目前对AMS材料的研究主要集中于合成和开发新材料方面,而对于生物分子的吸附、释放行为的研究还不多见。 目的：筛选介孔材料AMS-8吸附释放溶菌酶的最佳条件,观察不同条件对酶吸附量及释放量的影响。 方法：以阴离子表面活性剂为模板剂,3-氨丙基三甲氧基硅烷为助结构导向剂,水热法合成纯硅纳米孔材料AMS-8,结合小角度X射线粉末衍射和氮气吸附/脱附技术对合成的材料进行表征。改变酶溶液初始的浓度条件,测定吸附量的变化,在不同pH值的PBS洗脱液条件下测定释放量的变化。 结果与结论：结果显示,AMS-8具有高度有序的立方孔道径结构,比表面积达到867 m2/g,孔道直径为3.4 nm。以溶菌酶为模型分子,首先观察了AMS-8在中性(pH=7)条件下,对不同质量浓度溶菌酶的吸附行为。研究发现,当溶菌酶质量浓度为0.5 g/L时,AMS-8的最大吸附量为136 mg/g。其次,观察了溶菌酶/AMS-8体系在不同pH条件下对溶菌酶蛋白的释放行为。结果表明对于溶菌酶蛋白纳米孔材料AMS-8表现出了良好的缓释效果,其中pH值对缓释行为具有良好的调控作用。 关键词：纳米孔材料;AMS-8;溶菌酶;吸附;控制释放;纳米生物材料 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.21.015     

细菌纤维素膜作为创伤性敷料的可行性

背景：细菌纤维素为纳米级纤维材料,具有良好的生物相容性、湿态时高的机械强度、良好的液体和气体透过性,有利于皮肤组织生长和限制感染,有可能成为一种临时皮肤代用品和有应用潜力的生物敷料。 目的：通过动物实验观察细菌纤维素膜作为创伤敷料的可能性。 方法：用自制创伤仪于大鼠背部脊柱两侧各制造2.0 cm×2.0 cm大小的皮肤伤口,深及真皮层,两个创面之间间隔1 cm。随机选择一侧为治疗组,表面敷以细菌纤维素膜,另一侧为对照组,敷以油纱布,用1号手术缝线缝扎固定于周围皮肤上。于术后4,7,14,21,28 d观察创面愈合情况,并进行光镜组织学观察。 结果与结论：①所有实验动物无死亡。觅食饮水等活动正常,两组均未出现创面感染。②治疗组术后7,14,21,28 d伤口创面愈合率较对照组显著提高。③治疗组肉芽组织层形成较厚,成纤维细胞和血管内皮细胞增生活跃,胶原纤维束增多,真皮层内小血管增生明显。对照组肉芽组织层较薄,成纤维细胞和血管内皮细胞增生不活跃,胶原纤维含量较治疗组少,小血管数量少。结果提示细菌纤维素膜对皮肤创伤性损伤具有促进愈合和抗感染的作用。 关键词：细菌纤维素;生物敷料;皮肤创伤;大鼠;纳米生物材料 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.12.043     

聚合物在仿生合成中的应用

生物矿化是自然界广泛发生的一种作用,生物矿化过程的一个显著特点是由细胞分泌的自组装有机物对无机物的形成起模板作用,使无机物具有一定的形状、尺寸和结构,结果往往形成有序排列的、结构非常优异的生物矿物材料。仿生合成技术通过模拟生物矿化机制,以有机物为模板控制无机物的生成,制备具有特殊结构及性能的无机材料。聚合物是仿生合成中较多采用的有机模板之一,用来控制无机粒子的成核、生长及排列,能够在温和条件下合成具有多级结构、特殊形貌和优异性能的有机/无机复合材料。文章综述了聚合物在仿生合成中的应用研究进展,并指出了存在的问题及发展方向。     

新型纳米仿生骨植入材料的生物相容性**

背景：新型生物材料的孔径形状、大小以及孔隙率对引导细胞的附着、浸润和生长具有重要作用。 目的：初步评价新型纳米仿生骨植入材料3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚物/溶胶-凝胶生物活性玻璃 [poly(3-hydroxybutyrate- co-3-hydroxyvalerate)/sol gel bioactive glass,PHBV/SGBG] 的生物相容性。 设计、时间及地点：细胞-材料学实验,于2006-03/09在中山大学附属第三医院中心实验室完成。 材料：PHBV/SGBG由华南理工大学材料学研究所提供,骨髓基质细胞为课题组前期制备。 方法：确定PHBV/SGBG浸提液的标准浓度为培养液与材料表面积之比10 mL/cm2,将PHBV/SGBG浸入完全培养液中,于37 ℃、体积分数为5%的CO2饱和湿度培养箱中浸提两三天,吸出浸提液,无菌封存备用。同法制备8倍、4倍、2倍、1倍、0.5倍、0.25倍、0.125倍标准浓度的PHBV/SGBG浸提液。 主要观察指标：扫描电镜观察PHBV/SGBG超微结构,采用常规称量法计算PHBV/SGBG孔隙率,MTT法评价材料的毒性分级,通过直接接触培养法观察骨髓基质细胞与PHBV/SGBG材料的生物相容性。 结果：电镜下PHBV/SGBG材料为疏松多孔结构,孔隙相互联通,其中可见纳米级的SGBG颗粒镶嵌或包裹在PHBV基体孔壁上,孔隙率> 90%。培养第1,3,5天各浓度PHBV/SGBG浸提液组毒性分级均在0~1级。骨髓基质细胞可紧密附着于PHBV/ SGBG材料表面,黏附生长,并有突起向PHBV/SGBG材料的连通微孔内伸展。 结论：新型纳米仿生骨植入材料PHBV/ SGBG对骨髓基质细胞无毒性作用,具有优良的细胞亲和性,可能与材料的泡沫多孔状结构有关。     

心肌组织工程支架材料：从研究到应用还有多远？**

目的：寻求在心肌组织工程中,能为培养的种子细胞提供可靠的仿生型心肌细胞外基质材料。 方法：应用计算机检索CNKI和PubMed数据库中1996-01/2007-08关于组织工程支架材料的文章。 结果：具有良好的生物相容性和机械性能的天然生物支架材料是心肌组织工程支架快速成形技术的首选材料。天然生物材料如胶原、壳聚糖等机械性能较差,可塑性不强,但生物相容性好,可用于心肌支架的快速成形。三维打印、激光烧结、立体印刷技术、选择性激光烧结快速成形技术制备出的支架均具有高的孔隙率,高的表面积体积比,孔与孔之间完全通透,宏观形状可控,孔隙率和孔径独立控制等优点。 结论：采用离散/堆积成型原理,利用计算机和纳米高分子技术等高科技,结合传统心肌组织工程支架生物材料,对生物材料应用表面修饰或改性技术,有望为心肌组织工程提供较理想的支架材料。 关键词：支架材料;心肌组织工程;纳米生物材料;支架成型 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2009.47.030     

羟基磷灰石/单壁碳纳米管复合材料的表征

背景：羟基磷灰石具有接近自然人骨的强韧度和优越的生物相容性,但其力学性能却较差。 目的：制成并研究一种新型生物活性材料(羟基磷灰石/单壁碳纳米管复合材料)的各种性质。 方法：利用原位合成法制备羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料,并对其红外光谱、微观结构及XDR衍射分析,力学性能进行测试,对不同SWNT含量的SWNT/HAp复合材料弯曲强度与断裂韧性比较分析。 结果与结论：成功制备出的纳米羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料,其抗弯强度最大增幅将近50%,达到73 MPa;而断裂韧性的最大提高幅度为3倍,达到2.6 MPa•m1/2。随着单壁碳纳米管复合材料含量的增加,复合材料的弯曲强度与断裂韧性呈现出缓慢上升的趋势。提示,纳米羟基磷灰石单壁碳纳米管复合材料显著提高了接近自然人骨的纳米级磷灰石骨材料的抗弯强度和断裂韧性,从而克服传统支撑骨材料的力学性能缺陷。     

新型纳米纤维支架的细胞生物相容性◆

背景：高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架具有适合血管平滑肌细胞黏附、增殖的多级孔径结构,具有良好的细胞生物相容性。 目的：探讨高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架的细胞相容性。 方法：根据支架的制作工艺不同分为传统支架组、新型纳米纤维支架组两组,另设单纯细胞组为对照组。采用组织块贴壁法体外原代培养兔主动脉平滑肌细胞并进行传代,用3~6代细胞作为实验用种子细胞。应用WST-1法测定平滑肌细胞黏附率、增殖力,光镜及扫描电镜观察细胞形态,评估支架的细胞生物相容性。 结果与结论：高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架对细胞形态无明显影响,新型支架上的种子细胞黏附、增殖及代谢活性情况较传统支架好。提示,高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架具有较高的细胞相容性。     

聚碳酸亚丙酯/壳聚糖纳米纤维复合三维多孔支架的构建与性能*★

摘要 背景：聚碳酸亚丙酯(PPC)具有良好的力学性能和生物相容性，但是也存在合成高分子的共性不足即缺乏生物活性。壳聚糖纳米纤维具有优异的生物活性，但力学性能较差，很难保持稳定的高强度三维结构。 目的：将壳聚糖纳米纤维与聚碳酸亚丙酯复合，制备具有优异生物活性和良好力学性能的三维多孔组织工程支架。 方法：用溶液浇铸/粒子沥滤法制备PPC多孔支架，再用相分离法原位复合三维壳聚糖纳米纤维制备聚碳酸亚丙酯/壳聚糖纳米纤维复合三维多孔支架(PPC/CSNF)。用扫描电子显微镜观察PPC及PPC/CSNF多孔支架微观形态，并测定其压缩模量、孔隙率。用扫描电子显微镜观察PPC/CSNF多孔支架在新西兰大白兔大腿皮下埋植1，2个月后的细胞生长情况。 结果：PPC多孔支架孔径分布为200~500 μm且孔连通性好，PPC/CSNF多孔支架中的壳聚糖纳米纤维分布均匀其直径在50~500 nm之间；各种质量浓度的支架孔隙率均为90%以上；各种支架的压缩模量随着PPC浓度的增加而增加，最高可达约15 MPa；体内埋植的实验结果表明PPC/CSNF多孔支架具有良好的生物活性，可促进骨髓基质干细胞向软骨细胞分化。结果提示溶液浇铸/粒子沥滤法与低温相分离法相结合成功制备了力学性能与生物活性优异的PPC/CSNF多孔支架。该支架可促进新西兰大白兔的骨髓基质干细胞向软骨细胞分化。 关键词：壳聚糖；纳米纤维；聚碳酸亚丙酯；多孔支架；生物材料 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.21.017