多孔纳米羟基磷灰石/胶原复合材料的制备及性能

目的：探讨多孔纳米羟基磷灰石/胶原复合材料（NHAC）简单有效的复合方法和结构及其作为新型骨替代材料应用于组织工程的可行性。方法：以氢氧化钙和磷酸为原料合成多孔纳米羟基磷灰石晶体,从牛肌腱中提取可溶性I型胶原,应用戊二醛交联冻干法使二者复合制备成生物膜,用XRD和扫描电镜,对材料晶相组成、微观形貌、结构、晶粒大小进行分析。 结果：通过对合成工艺研究,制得的生物膜呈三维网孔状结构,孔径10～40 μm,大小均匀,由纳米尺度（10 nm×50 nm~20 nm×80 nm）的羟基磷灰石和胶原纤维组成。复合材料在晶相组成和尺寸上类似于天然骨。结论：NHAC复合材料有望成为理想的骨替代材料。     

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。     

粗糙钛表面纳米掺锶羟基磷灰石涂层对 BMSCs成骨分化的影响

目的研究粗糙钛表面纳米掺锶羟基磷灰石涂层对大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BM SCs)增殖、成骨分化的影响。方法采用电化学沉积技术在粗糙钛表面沉积薄层纳米掺锶羟基磷灰石、纳米羟基磷灰石,用场发射扫描电子显微镜观察其表征,分析锶元素修饰的纳米羟基磷灰石涂层对大鼠BM SCs增殖、碱性磷酸酶活性、矿化结节形成和成骨相关蛋白骨钙素分泌的影响。结果纳米掺锶羟基磷灰石涂层和纳米羟基磷灰石涂层不影响细胞增殖,与目前临床广泛应用的金属钛种植体粗糙表面一样具有良好的生物相容性。相较于纳米羟基磷灰石涂层和粗糙组,纳米掺锶羟基磷灰石涂层可增强BMSCs碱性磷酸酶活性,促进矿化结节形成,提高细胞骨钙素的分泌。纳米羟基磷灰石涂层亦表现了比粗糙组更好的生物活性。结论应用电化学沉积技术进行纳米掺锶羟基磷灰石涂层的制备,可以促进BMSCs成骨分化、种植体周围新骨早期形成,提高种植体骨组织结合率。     

纳米羟基磷灰石在口腔医学中的应用

纳米羟基磷灰石（NHA）的晶体结构与天然骨和牙体硬组织的无机成分相似,其结合了生物材料和纳米材料的优点,具有良好的生物安全性、生物相容性及生物活性,在临床已广泛应用。近年来随着人们对纳米羟基磷灰石性能及其制备方法研究的深入,探究NHA优于传统口腔材料的卓越性能,使得它在口腔医学方面的应用越来越广泛。本文分别介绍了：纳米羟基磷灰石用于外科疾病所造成的骨缺损及骨折区域,达到骨结合的作用;可制作再矿化液预防或阻止早期龋,作为充填材料的无机填料,临床疗效良好;具有吸收根尖区渗出物及减少微渗漏的作用,可作为根充材料,用于治疗根尖周病;在牙周方面,可用于牙周细胞的再生以及替代骨粉植入牙周骨缺损区;作为种植体表面涂层,可促进骨结合的形成或用于种植体与骨间缺损区的填补。     

人工骨质材料的生物学特性

目的：制备表征多金属氧酸盐(POMs)纳米粒子掺杂的羟基磷灰石骨替代材料,并对其性能进行探讨。 方法：用小鼠和白化兔,通过急性毒性实验、热原实验、皮内实验进行生物相容性检验。 结果：材料为棒状,平均粒径为20 nm, 长度为100 nm左右。尺寸与人骨更接近,且POMs纳米粒子掺杂的壳聚糖/羟基磷灰石(CS/nano-HAP)复合材料无热原性,无毒,受试材料浸提液无刺激性。 结论：此多金属氧酸盐纳米粒子掺杂的羟基磷灰石骨替代材料具有良好的生物相容性。这种材料与骨组织结合是一种骨性结合,具有较高的界面强度。     

医用羟基磷灰石/二氧化钛纳米复合材料的制备及性能研究

目的：利用纳米二氧化钛的耐生理腐蚀和抗菌特性，以及纳米羟基磷灰石的生物活性，制备羟基磷灰石／二氧化钛纳米复合生物材料，以发挥其综合优势。方法：用溶胶－凝胶法制备了纳米羟基磷灰石／纳米二氧化钛复合材料，以透射电镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）和红外光谱（IR）对复合材料的物相、组成、结构和性能进行了分析。结果：实现了羟基磷灰石和二氧化钛以纳米级形式复合，且它们之间产生了化学键合。结论：该种无机纳米复合材料可用于口腔修复和制备新型无机／有机纳米复合生物活性材料。     

纳米羟基磷灰石/ 胶原蛋白复合骨结合VEGF 修复骨缺损的实验研究

 目的比较复合不同剂量血管内皮生长因子（VEGF）的纳米羟基磷灰石/胶原蛋白复合骨（NHAC）修复骨缺损的效果。方法将纳米羟基磷灰石粉末和胶原蛋白粉末按8：2 的比例混合制备NHAC 人工骨,再将混合粉末与含10 ng、100 ng、300 ng VEGF的蒸馏水按1颐1.8 的质量比调和制备NHAC/VEGF人工骨。建立大鼠双侧桡骨0.5 cm缺损动物模型30 只,按随机原则分为5 组。以NHAC/10 ngVEGF、NHAC/100 ngVEGF、NHAC/300 ngVEGF 人工骨植入骨缺损处进行修复作为实验组,以NHAC 人工骨植入组及空白组作为对照组。术后2、4、8 周各组行组织学及免疫组织化学检查,观察材料早期血管化及成骨情况。结果各时间点组织学评以及血管计数均为NHAC/300 ngVEGF 人工骨组最高,于其他各组比较差异有统计学意义。各实验组血管数量在4 周时达到高峰,而NHAC 组血管数量在8 周时最多。结论血管内皮生长因子能明显促进NHAC 早期血管化及新骨形成,比单纯应用NHAC 能更好的修复骨缺损,并且随着VEGF剂量的增加,新生血管数量和新骨形成量均相应增加。     

纳米晶胶原基骨材料在临床上的应用

目的 观察纳米晶胶原基骨材料（nano-hydroxyapatite／collagen，nHAC）种植人体后的骨修复效果，探讨该材料的临床应用前景。方法 采用仿生方法制备纳米相羟基磷灰石／胶原复合材料，并用于临床，通过影像学方法观察和评价病人骨创愈合情况。结果 纳米晶胶原基骨材料在成分与微结构上与天然骨类似，种植人体后患者无高热、渗出和免疫排斥反应，骨修复情况良好。结论 纳米晶胶原基骨材料是优良的骨修复材料之一。     

羟基磷灰石晶须/纳米氧化锌复合抗菌人工骨体外极限降解实验

目的 将纳米氧化锌对羟基磷灰石晶须进行改性,制备合成一种抗菌植骨复合材料,研究其在极限环境中的降解和物质变化.方法 通过溶胶-凝胶法制备纳米氧化锌,将制备所得纳米氧化锌改性羟基磷灰石晶须,得到羟基磷灰石晶须/纳米氧化锌复合材料.依据IS0 10993-14标准,采用柠檬酸缓冲溶液浸泡测试失重率,并对材料表面的形态变化作扫描电镜观察和X射线衍射分析.结果 HAPw/n-ZnO、HAPw降解率分别为：25.44％、18.59％,浸泡后通过扫描电镜可以明显观察到断裂的羟基磷灰石晶须,其表面的纳米氧化锌颗粒大量减少.XRD分析羟基磷灰石的三强峰降低.结论 HAPw/n-ZnO属于低可溶性材料.     

聚己内酯/纳米羟基磷灰石静电纺纤维膜的制备及其生物活性

目的 检测静电纺丝技术制备的聚己内酯/纳米羟基磷灰石复合支架材料的理化表征、生物学性能及成骨活性。方法 通过静电纺丝技术制备聚己内酯/纳米羟基磷灰石复合材料,测量其理化表征。以MC3T3-E1细胞为模型初步评估复合材料的细胞相容性与成骨活性,为骨组织再生提供实验依据。结果 聚己内酯/纳米羟基磷灰石静电纺丝是一种无序三维交错网状结构,具有较小的拉伸强度及良好的润湿性。在聚己内酯/纳米羟基磷灰石复合纤维材料表面MC3T3-E1细胞生长良好,有伪足伸出,促进碱性磷酸酶及Runx2基因的表达。结论 聚己内酯/纳米羟基磷灰石静电纺纤维膜具有良好的理化表征、生物学性能与成骨特性,是一种潜在可用于种植骨再生的材料。     

pcDNA3.1-VEGF165转染BMSCs构建组织工程骨修复骨缺损的实验研究

目的：依据组织工程的原则,首先将pcDNA3.1-血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）165质粒转染至骨髓间充质干细胞（bone marrow stromal cells ,BMSCs）,然后将其与纳米羟基磷灰（nano-hydroxyapatite,n-HA) /羧甲基壳聚糖（carboxymethyl chitosan,CMCS）支架材料复合构建组织工程骨,观察该组织工程骨在兔桡骨骨缺损模型处的成骨能力及降解速度。 方法：采用化学共沉淀法制备纳米羟基磷灰石,以京尼平（Genipin）为交联剂,通过粒子沥滤结合冷冻干燥工艺制备纳米羟基磷灰石/羧甲基壳聚糖复合支架材料。采用扫描电镜观察其微观结构;三点弯曲法测试其力学性能;通过细胞形态分析测试其体外细胞毒性;激光共聚焦显微镜观察其荧光性能。根据设计的引物反转录合成VEGF165,pcDNA片段,构建pcDNA3.1-VEGF165质粒。骨髓间充质干细胞取自兔骨髓,培养、传代,采用电转法将 pcDNA3.1- VEGF165转至 BMSCs 然后与 n-HA/CMCS支架材料复合构建组织工程骨;建立动物模型将其植入兔桡侧,通过大体观察,X射线,HE染色及三点弯曲强度评价其成骨能力及降解速度。 结果：京尼平交联的n-HA/CMCS支架材料微观结构、力学性能与天然松质骨相似,可满足支架材料的要求;与戊二醛做交联剂所得支架相比,本研究所得支架生物毒性更小,更利于细胞的吸附与增殖,并且使用京尼平交联是支架材料具有自发荧光特征;成功构建出 pcDNA3．1-VEGFl65质粒,将其转至 BMSCs,并与n-HA/CMCS 复合构建组织工程骨。大体标本观察表明复合材料植入骨缺损处可见骨缺损处愈合良好,植入材料大部分已转化为自体骨组织仅少许未降解。X射线观察显示实验侧可见明显骨痂生成,骨髓腔形成,骨髓腔基本贯通。HE染色结果表明实验组骨缺损愈合,皮质骨形成,皮质主要由编织骨组成,部分由新生的骨单位构成,髓腔再通。 结论： pcDNA3.1-VEGF165转染BMSCs复合n-HA/CMCS支架材料具有生物相容性好、无毒副作用、促进局部微血管形成、加快骨缺损修复的作用,其降解速度与骨生长速度基本匹配;使用京尼平交联的支架不同于其他骨组织工程支架材料,其具有自发荧光特征。通过激光共聚焦显微镜可以清楚地观察到支架和细胞的界面,细胞的粘附特征,以及支架的微结构和降解时微结构特征变化。综上可知本研究所得复合骨是一种潜在的性能优良的骨修复材料。     

Transfect bone marrow stromal cells with pcDNA3.1-VEGF to construct tissue engineered bone in defect repair

Background  We previously showed that nano-hydroxyapatite/carboxymethyl chitosan (n-Ha/CMCS) displayed excellent mechanical properties, good degradation rates and exceptional biocompatibility, with negligible toxicity. The aim of this study was to determine the effect of the same composite with vascular endothelial growth factor (VEGF)- transfected bone marrow stromal cells (BMSCs) in a rabbit radial defect model.

Methods  The nano-hydroxyapatite was produced through co-precipitation. The n-HA/CMCS scaffold was produced by particle filtration and lyophilization followed by genipin crosslinking. Total RNA from rabbit bone was reverse-transcribed to synthesize VEGF165-pcDNA3.1 that was transfected into the BMSCs. The composite was implanted into a rabbit radial defect model, and the osteogenic activity examined by gross morphology, X-ray examination and hematoxylin and eosin (HE) staining.

Results  The microstructure and mechanical property of the n-HA/CMCS scaffold resembled natural cancellous bone. Compared with glutaric dialdehyde crosslinked scaffolds, the genipin crosslinked scaffold was less toxic, and displayed a higher capacity to promote cell adhesion and proliferation. Spontaneous fluorescence of the composite permitted visualization of the composite-bone interface and the adhesion behavior of cells on the scaffold under laser scanning confocal microscopy. The scaffold with VEGF-transfected BMSCs bridged the bony defect and promoted healing, with most of the implanted material being replaced by natural bone over time with little residual implant. Using X-ray, we noted obvious callus formation and recanalization of the bone marrow cavity. Furthermore, HE stained sections showed new cortical bone formation.

Conclusions  The n-HA/CMCS scaffold composite with VEGF-trasnfected BMSCs is biocompatible, nontoxic, promotes the infiltration and formation of the microcirculation, and stimulates bone defect repair. Furthermore, the degradation rate of the composite matched that of growing bone. Overall, this composite material is potentially useful for bone defect repair.

     

组织工程中胶原基纳米骨复合材料的研制

目的：依据仿生原理制备纳米骨框架材料。方法：以胶原分子为模板,调制钙磷盐在液相中沉积其上,得到矿化胶原基复合材料,并采用液相分离法与少量聚乳酸复合进一步制备成为三维多孔框架材料。分离成骨细胞并在三维框架材料上培养,用x-ray、衍射扫描电镜、透射电镜、荧光显微镜、激光共聚焦显微镜进行观察和分析。结果：胶原基纳米晶钙磷盐复合材料的晶粒度较低,晶体极为细小,与天然骨类似;材料为多孔状,孔隙率较高;内部为典型的纤维束状结构,该纤维束有HA晶体的衍射图样,且具有[002]择优取向;成骨细胞可在其上贴附、生长和繁殖。结论：仿生制备的三维胶原基纳米骨框架材料,无论从结构还是性能上,都是骨组织工程中的优选材料之一。     

胰岛素样生长因子-Ⅰ活化组织工程骨修复骨缺损的实验研究

目的探讨胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)对羟基磷灰石(HA)及自体红骨髓(ABM)复合物成骨诱导活性的作用。方法在36只兔桡骨中1/3上制造骨缺损模型后,按随机数字表法分为4组,每组9只,空白组缺损不做任何处理,HA/ABM组、IGF-Ⅰ活化HA组、IGF-Ⅰ活化HA/ABM组组织工程骨分别植入骨缺损处。术后于不同时间点分别行血清碱性磷酸酶(ALP)活性测定、扫描电镜检测评价成骨情况。结果①血清ALP活性:2、4、8、12周时,IGF-Ⅰ/HA/ABM组血清ALP活性显著高于其他各组(P<0.05),且其他组间比较有统计学意义(P<0.05)。②扫描电镜结果:12周时,IGF-Ⅰ/HA/ABM组仅见少量材料,骨缺损区被成熟板层状骨组织充填,材料与正常骨质间已分不清界限,骨缺损大部分修复,其成骨作用明显优于各组。结论 IGF-Ⅰ对以HA为支架材料组织工程骨的成骨诱导作用明显增强。     

具有抗细菌黏附和杀菌双重功能的(HA/CHI-Van)5涂层的制备

目的：研究开发一种涂覆(HA/CHI-Van)5多层膜结构的骨科内植入物以用于预防骨内植入物感染。方法：将透明质酸（HA）和壳聚糖-万古霉素（CHI-Van）溶液进行层层自组装,制备得到(HA/CHI-Van)5多层膜结构;通过zeta电位检测组装过程,通过活细菌染色实验评价多层膜的抗细菌黏附效果,通过越狱实验和FE-SEM实验检测体外抗菌效果。SD大鼠随机分为空白组、(HA/CHI-Van)5组和假手术组,并以X线、Micro-CT、骨组织切片等方法检测该材料的体内动物实验效果。结果：每次组装不同的单层,zeta电位交替变化,证明多层膜组装成功。活细菌染色实验显示多层膜结构中的CHI具有一定的抗细菌黏附作用。越狱实验和FE-SEM实验证明(HA/CHI-Van)5多层膜结构在体外具有良好的抗菌作用。在体外实验中,(HA/CHI-Van)5组的X线评分为0.7,而空白组的评分为12.3,(HA/CHI-Van)5组在骨密度、骨小梁数量、骨体积分数、骨组织切片方面均优于空白组（均P＜0.05）,且非常接近假手术组（均P＞0.05）。结论：通过在骨科内植入物表面涂覆(HA/CHI-Van)5多层膜结构能够获得一定的抗细菌黏附功能和良好的抗菌作用,可以预防骨内植入物感染。     

Histological study of hydroxylapatite mixed with collagen as osseous implant in mandible

By using five Taiwan Macaca monkeys as experimental animals, three bony defects about 5 x 5 x 3 mm in size were created at each of their buccal region of mandible. Bovine skin collagen and particulate hydroxylapatite were used as implant materials. The artificial defects implanted with hydroxylapatite/collagen mixture were experimental group and the defects implanted with collagen or without any implantation were control groups. The monkeys were sacrificed at the time of 1,2,3,6,9 months after implantation surgery and were injected with tetracycline according to the above intervals at one week before being sacrificed. The specimens were divided into two parts, one of which was decalcified and stained with hemotoxylineeiosin for observation under optic light microscope, the other without decalcification was made into ground section for observation under fluorescent microscope. The result revealed that the healing processes of the two control groups were similar with each other. Bone formation was delayed in HA/Collagen group because it took almost five months to achieve complete bony repair of the mandibular defect. However bone formation at the HA/Collagen implant site was earlier than that at the pure HA implant site in our similar study. What's the role of collagen that played during bone formation still needed further investigation. The tissue response was good without obvious inflammatory cells infiltration. Clinical application of block form of dried HA/Collagen mixture was suggested for it was easier to handle and could decrease the flow of HA particles after implantation.     

同种异体脂肪源性间充质干细胞复合β-磷酸三钙支架修复兔桡骨大段骨缺损

 目的  探讨以β-磷酸三钙(β-tricalcium phosphate,β-TCP)陶瓷为支架材料复合兔脂肪源性间充质干细胞(rabbit adipose-derived mesenchymal stem cells,rADSCs)构建组织工程骨修复骨缺损的可行性。方法 将体外培养的rADSCs接种于β-TCP支架上,构建rADSCs/β-TCP骨组织工程复合体,并进行体外培养。将24只新西兰大白兔在双侧桡骨中下段造成2 cm长度的节段性骨缺损模型,随机平均分为3组,A组：空白对照组,不植入任何材料;B组：单β-TCP人工骨对照组;C组：rADSCs/β-TCP复合体实验组。在手术后2周、4周、6周和8周时进行X线检查,然后每组各选2只兔处死后取出标本,对标本进行大体观察以及常规HE染色,光镜下观察骨修复情况,并观察是否发生免疫排斥反应。结果  rADSCs在适当的诱导条件下具有成骨细胞分化潜能,复合β TCP后对其生长分化无影响。X线检查结果发现,A组有稍多的骨组织形成,未见髓腔及正常骨影像学表现;B组虽然骨连接性基本恢复,但骨髓腔尚未完全再通;C组骨连接性完全恢复,骨缺损基本修复,骨髓腔再通。术后4周,C组可观察到骨缺损周围开始形成新生骨,并随着时间的延长新生骨量逐渐增多。术后6周,材料逐渐降解,材料孔隙内有新生骨长入。术后8周,C组材料降解明显,材料孔隙基本消失,髓腔已基本再通;B组部分骨髓腔再通,而A组未发现骨髓腔再通。新生骨组织面积比较,各时间点C组的面积最大,且其差异有统计学意义。组织学检测未见免疫排斥现象。结论  rADSCs在适当的诱导条件下具有成骨细胞分化潜能。ADSCs有望成为理想的修复骨缺损、促进骨折愈合的组织工程骨所需要的种子细胞,为大段骨缺损组织工程的修复提供可行的技术方案,为临床治疗大段骨缺损提供新的方法。     

胶原支架材料复合膜的制备及其组织培养性能观察

目的 制备纯胶原膜、胶原／HA膜、胶原／甲壳糖膜和胶原／透明质酸／甲壳糖膜(简称胶原复合膜)，并研究其组织培养性能。方法 分别测定其体外降解时间和细胞增殖数。结果 (1)降解时间为：纯胶原膜1380min、胶原／HA膜1376min、胶原复合膜1560min。(2)在胶原／HA膜、胶原复合膜上，增殖细胞的数目一直是最大的。结论 (1)加入甲壳糖有利于降低胶原膜体外降解速度，而透明质酸没有。(2)加入透明质酸有利于细胞在胶原膜上的吸附、生长、增殖，而甲壳糖没有。     

羟基磷灰石涂层的钛-75合金种植体的犬骨内种植实验

目的：观察评体羟基磷灰石（ＨＡ）烧结涂层的钛０７５（Ｔｉ－７５）合金种植体（ＨＡＴＩ）的生物学性能与生物力学特性。方法：应用穿皮质骨种植模型,以纯钛种植体（ＰＴＩ）作对照,在双侧犬股骨内种植ＨＡＴＩ和ＰＴＩ共３２ 术后３个月和６个月处死动物取村。应用组织学、定量组织学、推出试验、扫描电镜等方法,观察种植体骨界面的结合情况和剪切强度。结果：ＨＡＴＩ与ＰＴＩ均与骨组织形成了骨性结合,ＨＡＴＩ的骨性结合