骨组织工程支架材料多孔碳酸钙陶瓷Ames试验

目的 对骨组织工程支架材料多孔碳酸钙陶瓷(PCCC)进行Ames试验以评价其潜在致突变性.方法 采用浸提法制备多孔碳酸钙陶瓷(PCCC)生理盐水浸提液.采用标准平板掺入法,计数TA97、TA98、TA100、TA102在4个不同浓度浸提液下,37℃培养48 h后的回复菌落数,测试其对鼠伤寒沙门菌的致突变比值(MR=实验组回变菌落数Rt/阴性对照组回变菌落数Rc).结果 阳性对照组各菌株回变菌落平均数均超过其相应阴性对照组回变菌落平均数的二倍以上(MRp＞2),多孔碳酸钙陶瓷(PCCC)浸提液各剂量组对鼠伤寒沙门菌的致突变比值MR均小于2.结论 多孔碳酸钙陶瓷(PCCC)不会引起鼠伤寒沙门菌的回复突变数增加,提示其无潜在致突变性.     

锶对磷酸镁骨水泥理化性质及成骨活性影响的研究

目的 探讨锶(Sr)对磷酸镁骨水泥(magnesium phosphate cement,MPC)的理化性质及成骨活性的影响及体外动物实验模型大面积骨缺损的修复作用.方法 将不同质量百分数的Sr添加到由重烧氧化镁和磷酸二氢钾组成的MPC中,制备一种新型的锶/磷酸镁复合骨水泥(Sr-MPC).分别对Sr-MPC凝固时间、...     

可切削生物活性玻璃陶瓷的致突变性研究

了解可切削生物活性玻璃陶瓷 (MBGC)的潜在致突变性。方法　采用微核试验。按照有关规定制备MBGC材料浸提液 ,将浸提液和阴性、阳性对照液分别注入各实验组小白鼠的静脉内 ,于第 2次注射后 6h取其骨髓涂片 ,双盲法观察骨髓嗜多染红细胞内的微核发生率。结果　MBGC浸提液的微核率分别为 (2 .4 1.7)‰和 (2 .2 1.3)‰ ,与阴性对照组生理盐水 (2 .6 0 .9)‰无显著性差异。结论　该材料未见潜在致突变性。     

高镁离子浓度对人骨髓间充质干细胞增殖与成骨分化的影响

背景:许多研究对镁合金浸提液的生物学作用进行了体外研究,但浸提液中pH值升高、钙离子浓度下降等变化会在体内体液缓冲系统作用下被减弱。目的:探讨不同浓度的高镁离子环境对人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)增殖与成骨分化的影响。方法:按照ISO-10993标准制作镁及几种常用镁合金浸提液,应用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定浸提液中镁离子含量。根据浸提液镁离子含量,配置镁离子最终浓度为2、4、6、8、10 mmol/L的完全培养基及成骨分化诱导培养基,未添加镁离子培养基作为对照组,使用以上培养基对hBMSCs进行培养。细胞在完全培养基组中培养1、3、6、12 d后,利用CCK-8实验评价细胞增殖率。成骨分化诱导培养基组培养细胞7、14 d后测定碱性磷酸酶活性,同时进行碱性磷酸酶染色,在培养第21天进行茜素红染色,并在溶解后进行半定量分析。上述细胞实验每组设置6个复孔。结果:镁及几种常用镁合金浸提液镁离子浓度在3~6 mmol/L之间。高镁离子环境培养1天后,2、4、6、8、10 mmol/L组hBMSCs相对增殖率均显著下降(77.5%±11.7%、78.2%±12.3%、71.5%±12.3%、73.8%±7.3%、81.6%±8.4%,P<0.05)。但培养第12天时,2、4、6 mmol/L组出现了对hBMSCs细胞增殖的促进效果(195.6%±36.5%、292.6%±52.6%、296.3%±52.1%,P<0.01)。培养过程中仅在第6天,8 mmol/L组(81.2%±20.8%,P=0.576)和10 mmol/L组(91.1%±17.5%,P=0.968)细胞增殖率出现下降,但差异无统计学意义。培养第7天时,2、4、10 mmol/L组碱性磷酸酶活性较对照组均显著提高(P<0.05)。培养至第14天时,2、4、6、8、10 mmol/L组碱性磷酸酶活性是对照组3倍以上(P<0.01)。茜素红染色及溶解后半定量分析提示2~10 mmol/L的细胞外高镁离子环境阻挡了细胞外基质矿化(P<0.01)。结论:2~10 mmol/L浓度的镁离子环境未对hBMSCs体现出显著细胞毒性,且适当的高镁离子浓度有利于hBMSCs增殖及成骨分化,但细胞外高镁离子浓度不利于细胞外基质矿化。     

二氧化锆梯度复合羟基磷灰石的生物相容性研究

目的评价自制的新型骨科生物复合材料--二氧化锆(Zirconia,ZrO2)梯度复合羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)的生物相容性和安全性.方法用化学沉淀法制备ZrO2超细粉和HA粉体后,采用干铺-烧结法制备ZrO2梯度复合HA的新型生物复合材料,分别行以下实验①小鼠急性毒性实验分2组(n=10),分别按50 g/kg注射材料浸提液和生理盐水,观察小鼠毒性表现、死亡数和体重变化.②建立L929细胞生长代谢标准曲线.③细胞毒性实验分3组材料组(材料浸提液)、阳性对照组(0.64%苯酚的培养液)和阴性对照组(RPMI-1640培养液),分别与细胞悬液培养,行细胞形态学观察和相对增殖率(relative proliferation rate,RGR)计算及毒性分级.④体外溶血实验分3组,分别取10 ml材料浸提液、灭菌蒸馏水(阳性对照组)和0.9%生理盐水(阴性对照组),各加入抗凝稀释新鲜兔血0.2 ml,测定溶血率.⑤骨和肌肉内植入实验分4组(n=3),分别于双侧臀部肌肉和股骨外髁处植入生物复合材料,于术后3、6、12和24周处死动物,分别作组织切片和电镜扫描.结果①全身急性毒性实验3周内小鼠无死亡;3 d内各组动物未见中毒症状或不良反应;材料组体重增长3.57±0.49 g,对照组为3.62±0.61 g,差异无统计学意义(P＞0.05).②L929细胞生长代谢标准曲线表明,L929细胞接种量与细胞的增殖代谢率在接种细胞数为1～8×103个/孔范围内呈正直线相关.③细胞毒性实验阳性对照组细胞体变小成圆形,核固缩,贴壁细胞聚集成团,毒性级为Ⅳ级;材料组和阴性对照组细胞形态正常,数量增多,毒性级分别为Ⅰ级和0级;MTT比色法检测,阳性对照组明显低于材料组和阴性对照组,差异有统计学意义(P＜0.01);阴性对照组与材料组间差异无统计学意义(P＞0.05).④溶血实验阴性对照组的体外溶血率为0,阳性对照组体外溶血率为100%,而材料组的体外溶血率为1.66%,符合ISO规定的溶血率＜5%的标准.⑤兔肌肉和骨内植入实验植入体内后,无明显异物反应;材料与受体骨发生牢固的生物键合,具有良好的骨诱导作用.结论ZrO2梯度复合HA生物复合材料具有良好的生物相容性,适合作为生物骨科材料.     

新型聚乳酸复合纳米羟基磷灰石人工骨的细胞相容性

目的前期试验证实,当纳米羟基磷灰石含量为20%时的聚乳酸复合纳米羟基磷灰石人工骨材料能满足人体骨缺损修复的生物力学要求,尚需进一步的观察其细胞相容性,为临床应用提供参考数据。方法制备纳米羟基磷灰石含量为20%时的聚乳酸复合纳米羟基磷灰石人工骨材料,并提取浸提液。设立阴性对照组(含10%胎牛血清的DMEM完全培养基)、实验组(浸提液)、阳性对照组(质量浓度为0.64%的苯酚),用兔骨髓间充质干细胞与材料浸提液共培养的方式进行。观察兔骨髓间充质干细胞在培养3,5,7 d各时相点的细胞形态学变化,运用MTT比色法,测定上述各组兔骨髓间充质干细胞细胞培养3,5,7 d的相对增殖度,判断材料对细胞的毒性程度。结果随着时间的延长,3组细胞的吸光度值均明显增加(P<0.01)。实验组兔骨髓间充质干细胞相对增殖度在第3,5,7天分别为95.3%,96.8%和97.6%,参照国家标准聚乳酸复合纳米羟基磷灰石人工骨材料的细胞毒性为1级;实验组与阴性对照组比较差异不显著(P>0.05),阳性对照组与其他两组比较差异显著(P<0.05)。实验组细胞形态正常,呈梭形,贴壁生长良好。结论聚乳酸复合纳米羟基磷灰石人工骨材料细胞相容性良好,细胞毒性为1级,参照GB/T16886.5.2003标准属于安全范围。     

可注射型磷酸镁骨水泥生物相容性及体外模型中性能表现的评价

目的通过体内外实验评价可注射型磷酸镁骨水泥(MPC)的生物相容性及其强化体外羊经皮椎体后凸成形术(PKP)模型的能力,探讨MPC作为PKP骨替代物的潜能。方法采用酸碱反应原理合成MPC。分别在MPC和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥材料表面接种SD大鼠成骨细胞,经电镜扫描了解不同材料的细胞相容性。使用万能试验机测定MPC固化试样的抗压强度,采用称重法测定MPC膏体的可注射性。将36个羊L4～6椎骨均分为3组:A组椎骨不予处理(阳性对照组),B组和C组椎体行PKP造模,C组椎骨注入MPC填充缺损,B组作为空白对照组,于MPC注入后2、24、48、72h测定3组椎体的轴向最大载荷。使用新西兰兔行双侧股骨髁缺损造模,分别以PMMA骨水泥和MPC填充双侧缺损,术后1、3、6、12周取材,经微CT扫描观察2种材料的生物体内相容性。结果 MPC在细胞接种后4、24h时表面均有细胞黏附,24h时表面黏附细胞伸展,形态学良好;PMMA材料表面黏附细胞数目少,黏附细胞的形态学较差。MPC抗压强度为(30.16±1.22)MPa,可注射性为99.69%±0.32%。体外PKP模型实验结果显示,MPC注入2、24、48、72h时C组椎体轴向最大载荷均显著高于B组椎体[分别为(4.360±0.036)kN对(3.480±0.085)kN、(4.640±0.106)kN对(3.480±0.040)kN、(4.740±0.026)kN对(3.477±0.093)kN、(4.740±0.040)kN对(3.480±0.026)kN,P均0.05]。新西兰兔体内试验微CT扫描结果显示,MPC与PMMA未引发明显的排异反应、炎症和感染征象,在第12周MPC出现一定程度降解,而PMMA无降解征象。结论 MPC表现出良好的力学强度和可注射性,细胞相容性和动物体内相容性良好,体外PKP模型中MPC的机械性能表现良好,具有成为PKP骨替代物的潜能。     

人源性乳腺癌骨转移小鼠模型的建立

目的 建立人乳腺癌细胞转移到人骨的"人源性"乳腺癌骨转移小鼠模型.方法 严重联合免疫缺陷(SCID/berg)雌小鼠50只,随机分为实验组(n=30)和对照组(n=20),其中实验组植入人骨后随机均分3组:A组(MDA-MB-231干细胞亚群,1×105个/只)、B组(同A组细胞,1 × 106个/只)和C组(MDA-MB-231亲代细胞,1×106个/只);对照组鼠随机均分2组:D组(阳性对照组,未植入人骨,MDA-MB-231亲代细胞,1×105个/只)、E组(阴性对照组,植入人骨,生理盐水).第4、7周行骨扫描,8周取人骨、鼠骨、肺等行HE染色及CK、CD34、CD105、SMA免疫组织化学检查.结果 骨扫描:第4周鼠植入的人骨均成活,第7周部分模型鼠出现可疑骨转移灶.HE染色及CK检查:B组人骨转移率最高77.8%(7/9),与C组人骨(20.0%)、D组鼠骨(20.0%)、E组鼠骨的骨转移率差异均有统计学意义(P《0.05);B组内人骨(77.8%)、鼠骨(0)、鼠肺(11.1%)转移差异有统计学意义(P《0.01).人骨表面结缔组织生长,骨内CD105、SMA、CD34均阳性的血管长入.结论 "人源性"乳腺癌骨转移小鼠模型骨转移发生率优于"非人源性"骨转移小鼠模型,能较好模拟人骨转移的血循环过程.     

3D打印载PaMZ/BMP-2的nHA抗结核人工骨体外缓释及抗结核性能研究

【摘要】 目的：观察3D打印的载普托马尼（Pretomanid,Pa）、莫西沙星（Moxifloxacin,M）、吡嗪酰胺（Pyrazinamide,Z）抗结核药物组合（PaMZ）和骨形态发生蛋白-2（bone morphogenetic prtoein-2,BMP-2）的纳米羟基磷灰石（nano-Hydroxyapatite,nHA）抗结核人工骨在体外的缓释情况及抗结核性能。方法：取3D打印的载PaMZ/BMP-2的nHA抗结核人工骨和空白人工骨各5份,分别浸泡于磷酸盐缓冲液（phosphate buffer saline,PBS）中,采用高效液相色谱法于1d、3d、5d、7d、14d、28d、42d、56d、70d和84d共10个时间点检测二者浸提液中药物浓度。用84d的浸提液制备改良罗氏培养基,实验分为3组,实验组（A组）为含载PaMZ人工骨浸提液培养基,阳性对照组（B组）为含利福平培养基,阴性对照组（C组）为含空白人工骨浸提液培养基,分别培养结核分枝杆菌H37Rv菌株和临床分离的利福平耐药结核菌株,每组20个样本,观察培养阳性率。取载PaMZ人工骨和空白人工骨各50mg分别装入2种结核菌液的培养瓶内作为实验组和对照组,不加材料的含菌试管为空白组,于0d、1d、3d、5d、7d、10d和14d共7个时间点取菌悬液培养4周,根据菌落计数绘制时间杀菌曲线。结果：载PaMZ人工骨可有效缓释84d,Pa在84d时浓度为43.92±1.37μg/ml,累积释放率为（71.00±0.71）%;M在84d时浓度为180.22±12.36μg/ml,累积释放率为（96.01±1.54）%;Z在84d时浓度为472.05±65.39μg/ml,累积释放率为（96.39±2.22）%。H37Rv菌株培养阳性率：A组5%,B组0,C组100%,C组与A、B组比较有统计学差异（P＜0.05）;临床分离的利福平耐药结核菌株培养阳性率：A组5%,B组95%,C组100%,A组与B、C组比较有统计学差异（P＜0.05）。时间杀菌曲线显示实验组2种菌株在各时间点的菌落计数均位于对照组和空白组下方,实验组3d开始表现出明显的抑菌性能,10d后未培养出结核杆菌。结论：3D打印载PaMZ/BMP-2的nHA抗结核人工骨在体外可稳定缓释新型抗结核药物组合PaMZ达84d,在84d内可有效抑制敏感型和利福平耐药结核菌的生长,具有良好的抗结核性能。     

壳聚糖纤维及明胶联合增强的磷配钙骨水泥理化性能及生物相容性研究

[目的] 探讨壳聚糖纤维联合明胶对磷酸钙骨水泥理化性能及生物相容性的影响.[方法] 将不同比例的壳聚糖纤维、明胶和磷酸钙骨水泥复合,通过测定复合物抗弯曲强度、分析固化体相组成、观察超微结构及抽提液体外细胞反应,了解壳聚糖纤维-明胶-磷酸钙骨水泥复合材料的理化性能及细胞毒性.[结果] 壳聚糖纤维体积比对抗弯强度影响显著(P＜0.05),体积比增加到30%,强度为(9.04±2.63) MPa(对照组为(2.48±0.62) MPa,P<0.05).X线衍射观察各复合物在31°和35°之间均可见与标准羟基磷灰石一致的衍射峰,与对照组相比较,明胶组、10%纤维组和30%纤维组羟基磷灰石特征衍射峰强度相对高,羟基磷灰石相比例增加,磷酸四钙相比例减少.扫描电镜显示各实验组微孔数少于对照组,纤维分散较好,并被水泥湿化.诱导后的大鼠骨髓基质细胞可在复合物表面生长,短期抽提实验证实实验组和阴性对照组细胞增殖显著高于阳性对照(P<0.05),实验组和阴性对照组间无统计学差异.[结论] 添加壳聚糖纤维和明胶在一定程度上提高了骨水泥强度,加速骨水泥向羟基磷灰石转化,新型复合材料无细胞毒性.     

磷酸镁骨粘合剂粘接骨折的实验研究

目的 探讨磷酸镁骨粘合剂（magnesium phosphate cement,MPC）粘接固定骨折的治疗效果。方法实验分为体外及体内两部分。体外部分：取54对新鲜猪股骨头标本,制备1cm^2骨折断面,随机分为6组,每组9对。分别用MPC粘接,在室温25℃和37℃、100％湿度两种不同条件下粘合固化30min,2、24h,行抗拉强度测试。体内部分：健康新西兰大白兔24只,通过开放截骨法制备兔双侧胫骨平台骨折模型。随机选取一侧为实验侧,采用MPC粘接;另一侧为对照侧,采用L形钢板内固定,术后均不作外固定。于术后3d,3、6和9周行X线片、周围血电解质、大体观察及组织学观察。结果体外部分：猪股骨头粘接体于两种不同条件下固化相同时间后其平均抗拉强度比较,差异无统计学意义（P〉0．05）。体内部分：X线片可见实验侧和对照侧骨折均于术后9周愈合,MPC随骨折愈合而逐渐被吸收。术后不同时间点周围血钙、镁浓度与术前比较,差异无统计学意义（P〉0．05）;磷浓度术后6周出现一过性升高,与术前比较差异有统计学意义（P〈0．05）。大体观察：术后3d,实验侧和对照侧均可见骨折块复位良好;3周,实验侧骨折处有部分MPC残留,对照侧可见部分骨折线;6周,实验侧骨折线消失,对照侧周围瘢痕组织和骨痂出现过度增生;9周,实验侧骨折处塑形良好,对照侧可见钢板遗留痕迹。组织学观察：实验侧术后3d,MPC与骨间界面清晰;3周,MPC开始降解,骨小梁长入其中;6周骨折愈合,仅少量MPC未吸收;9周MPC骨折愈合良好,MPC全部吸收。结论MPC的粘接强度高、能降解、对体内电解质离子浓度干扰小,是一种较为理想的骨粘合剂,可用于骨折的粘接固定。     

磷酸钙骨水泥可注射性的研究进展

目的 了解磷酸钙骨水泥注射性能的改性研究的进展。方法广泛查阅近年来的相关文献，对磷酸钙骨水泥的评价方法、可注射性评测方法及改性方法进行综述。结果提高磷酸钙骨水泥的注射性能是其改性研究的重要内容之一。常用的注射性能评价方法包括测定注射能力系数、推力和注射压力三种。可以通过提高液／固比、调整固相或液相成分，以及加入各种添加剂的方法提高磷酸钙骨水泥的注射性能。结论提高磷酸钙骨水泥的注射性能，适于临床应用需要，使其应用范围更加广泛。     

In vitro elution of vancomycin from calcium phosphate cement

Antibiotic-impregnated bone cement beads have become popular for the treatment of osteomyelitis and/or prosthesis infection. However, bone cement has the disadvantage of heating up during polymerization of cement. Recently, calcium phosphate cement (CPC) has been used as a bone replacement and augmentation, and it does not heat up during polymerization. First, we measured the release rate of vancomycin (VCM) from bone cement and CPC impregnated with VCM for 2 weeks in vitro. The mean concentration of VCM for CPC was 62.6 times at 7 days (258 ± 29 vs 4.12 ± 1.0) and 6.7 times at 13 days (15.5 ± 5.5 vs 2.3 ± 0.7). Second, we were successful in treating 2 cases of osteomyelitis and prosthesis infection with VCM-impregnated CPC. From this study, we concluded that VCM-impregnated CPC might be an effective material for the treatment of osteomyelitis and/or prosthesis infection.     

Effects of Vancomycin,Cefazolin and Test Conditions on the Wear Behavior of Bone Cement

Antibiotic cement has been recommended in the treatment of prosthetic infections. The purpose of this study was to investigate the mechanical behavioral changes in cement loaded with two antibiotics, vancomycin and cefazolin, in dry and liquid medium. Six groups and four study conditions were established according to the doses of antibiotic used and the ageing (immersion in phosphate buffered saline) of the samples. Properties evaluated were friction coefficient and wear. Samples in dry medium showed higher wears than in liquid. Antibiotic selection did not influence wear properties tested in dry conditions, however, in liquid medium, there were higher frictional coefficients and wear for cefazolin loaded cement after one week and for vancomycin and cefazolin after one month. The results suggest that antibiotic cements behave differently in liquid and that the molecular characteristics of antibiotics are essential for determining this influence.     

A biomechanical analysis of treatment options for enchondromas of the hand

Purpose

Enchondromas are the most common benign bone tumor affecting the hand. Standard treatment has consisted of curettage with bone grafting. It has become increasingly common for surgeons to use biologic cement in these cases. The purpose of this study was to evaluate different treatment options used to fill voids after curettage of hand enchondromas to determine if any provide more rigid fixation.

Methods

A cadaveric model of hand enchondromas was designed by making a standardized size corticotomy (0.6 × 1.0 cm) in 60 cadaver metacarpals. Resultant voids were then filled with either no material, bovine demineralized bone matrix (Synthes Paoli, PA, USA), or one of two different calcium phosphate bone cements: a carbonated apatite (Synthes Norian SRS Skeletal Repair System) and a hydroxyapatite (Stryker HydroSet) calcium phosphate. An apex dorsal three-point bend was applied to the metacarpals through an MTS machine, and load to failure and stiffness were recorded.

Results

Biomechanically, load to failure for intact metacarpals was significantly superior to those in which a corticotomy was created (p = 0.04). There was a significant increase in load to failure between the metacarpals treated with the calcium phosphate bone cement and the negative controls (p = 0).

Conclusions

In a biomechanical analysis of a cadaveric model of hand enchondromas, calcium phosphate bone cement provided significantly increased strength as compared to curettage alone and approximated the strength of intact metacarpals. It is unknown whether the use of biologic cements in this clinical setting leads to less postoperative immobilization, earlier digital motion, a quicker return to work, or increased patient satisfaction.     

人工骨腰椎后外侧融合过程中BMP基因的表达

目的研究利用人工骨做脊柱后外侧融合时局部BMP的表达情况,探讨人工骨在此过程中是否具备骨诱导作用。方法选用36只健康成年雄性新西兰白兔,制作L4、L5双侧横突间植骨融合模型,一侧采用磷酸钙人工骨(CPC),另一侧采用自体骨作为对照。按术后动物不同处死时间(0、2、4d、1、2、3、4、5、6、10周、6、10个月)随机平分为12组。采用RTPCR法检测融合组织BMP2mRNA、BMP4mRNA的表达水平。结果CPC材料内部在融合的各个时间段均未检测到BMP2mRNA和BMP4mRNA的表达。与紧密结合的植骨床及融合交界面中BMP2mRNA和BMP4mRNA的表达水平随时间变化均没有明显的增高,与自体骨相比,CPC融合过程中不同时间段内BMP2mRNA、BMP4mRNA的表达水平均明显低于自体骨(P<0.05)。结论单纯利用CPC做脊柱融合时,局部缺乏BMP的有效表达,可能导致融合失败率的增加。     

预混合磷酸钙骨水泥研究进展

磷酸钙骨水泥以其良好的生物相容性、骨传导性及可塑性被作为骨缺损重要的修复材料,其性能的改进研究仍然是生物医学骨组织工程领域的热点课题。预混合磷酸钙骨水泥较传统原位即时混合型磷酸钙骨水泥具有方便临床手术操作、节约手术时间、便于保存等优点,克服了即时混合不均匀、不充分的缺点,并能根据缺损部位形状不同而随意塑形,因而预混合磷酸钙骨水泥也成为该领域研究热点之一。     

磷酸钙骨水泥在椎体成形术中的实验研究

目的 :模仿椎体成形术观察磷酸钙骨水泥 /聚甲基丙烯酸甲酯植入椎体后与椎体界面间的组织学差异。方法 :将PMMA和CPC植入到犬椎体 ,通过X线、CT、光镜、扫描电镜观察 2种材料与椎体界面间的微观结构变化。结果 :PMMA与椎体之间的结合是单纯的机械连接未能达到生物机械固定 ,CPC与骨界面间无排异反应的表现 ,是直接的骨小梁与生物材料之间的生物连接。结论 :磷酸钙骨水泥是椎体成形术中的一种比较理想的替代材料