纳米复合水凝胶在骨组织工程中的应用

文题释义：纳米颗粒：是指纳米量级的微观颗粒,指至少在一个维度上小于100 nm的颗粒。纳米颗粒具有较大的比表面积,可以与水凝胶结构链形成紧密的界面,改善水凝胶的机械性能。纳米复合水凝胶：水凝胶与纳米颗粒化学或物理交联的有机-无机或有机-有机网络结构。由于水凝胶网络与纳米颗粒的相互作用,纳米复合水凝胶具有增强的化学、物理或生物特性。 背景：纳米复合水凝胶是具有良好生物相容性和骨传导性能的仿生材料,在骨组织工程中广泛应用。 目的：总结纳米颗粒的分类及纳米复合水凝胶在骨组织工程中的应用。 方法：应用计算机对CNKI数据库、PubMed数据库、Web of Science数据库2000至2019年发表的文献进行检索,中文检索关键词为“纳米复合材料,骨组织工程,纳米颗粒,水凝胶”,英文检索关键词为“Nanocomposites;Bone Tissue Engineering;Nanoparticle;Hydrogels”。根据纳入和排除标准最终纳入69篇文献进行结果分析。结果与结论：①目前常作为纳米填料的纳米颗粒主要有碳基纳米颗粒、金属和金属氧化物纳米颗粒、聚合物纳米颗粒、磷酸钙基纳米颗粒;②纳米颗粒与水凝胶的复合能改善水凝胶的机械性能;③纳米复合水凝胶能促进种子细胞的黏附和成骨分化,从而应用于骨组织工程;④目前,纳米复合水凝胶在骨组织工程中的应用还存在纳米颗粒分散性差、骨组织工程中的血管化能力弱及材料降解速率难以调控等问题。 ORCID: 0000-0002-1900-9641(林开利) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

压电生物材料在组织再生领域的研究与应用进展

人体的内源性电场调节着相关生理过程。电刺激已被证明能够促进组织修复和再生。压电生物材料作为一种能将机械能转化为电刺激的智能材料,在组织再生领域有着良好的应用前景。该文综述了目前压电生物材料的分类和其促进组织再生的作用机理,以及压电生物材料在骨组织、神经组织、皮肤组织、肌肉组织和心血管等组织再生领域的最新研究与应用进展,最后总结分析了目前压电生物材料在实际应用中存在的不足和相应的改进措施。     

生物医学工程材料β磷酸三钙生物陶瓷的体外降解性能研究

目的：对磷酸钙生物陶瓷在体外环境下的降解作用的定量和定性分析，评价其降解性能和生物学安全性。方法：实验选用一种可控性微结构多孔生物陶瓷的不规则形颗粒，参照ISO10993-14的方法，将5g材料浸泡在极限溶液和模拟溶液中，经120h后分别过滤并称重，运用ICP法分析其滤液。结果：在极限溶液中材料浸泡后残留质量增加63．7mg，滤液中钙、磷、钠含量明显增加；而在模拟溶液中浸泡后材料残留质量减少7．6mg，滤液中钙、磷含量增加。结论：β-TCP多孔生物陶瓷在体外能被降解，其降解成分主要为钙和磷。为进一步探讨该材料的体内生物降解性奠定基础。     

生物医学工程材料β磷酸三钙生物陶瓷的体外降解性能研究

目的对磷酸钙生物陶瓷在体外环境下的降解作用的定量和定性分析,评价其降解性能和生物学安全性。方法实验选用一种可控性微结构多孔生物陶瓷的不规则形颗粒,参照ISO10993-14的方法,将5g材料浸泡在极限溶液和模拟溶液中,经120h后分别过滤并称重,运用ICP法分析其滤液。结果在极限溶液中材料浸泡后残留质量增加63.7mg,滤液中钙、磷、钠含量明显增加;而在模拟溶液中浸泡后材料残留质量减少7.6mg,滤液中钙、磷含量增加。结论β-TCP多孔生物陶瓷在体外能被降解,其降解成分主要为钙和磷,为进一步探讨该材料的体内生物降解性奠定基础。     

五种多孔生物陶瓷支架的肌肉植入实验研究

 目的 观察多孔生物玻璃(Bioglass)、β-磷酸三钙(β-tricalcium phosphate, β-TCP)、羟基 磷灰石(hydroxyapatite, HA)、β-硅酸钙(β-calcium silicate, β-CS)、α-硅酸钙(α-CS)五种生物陶瓷支架 植入家兔肌肉的生物学表现。 方法应用添加造孔剂工艺烧结制备得到多孔Bioglass、β-TCP、HA、β-CS 和α-CS 支架, 通过X 线衍射、孔隙率测定、生物力学测定进行特征分析。将五种支架植入家兔背部肌肉 中, 4、8、12、16 周取材, 通过X线、Micro-CT、组织学、扫描电镜和能谱分析进行观察分析, 并取材与支架 接触肌肉进行聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR)分析骨形态发生蛋白-2 (bone morphogenetic protein-2, BMP-2)和BMP-7 含量。 结果 五种支架特征分析表明, 抗压强度:Bioglass>α-CS>βCS>β-TCP>HA;弹性模量:α-CS α-CS>β-TCP>Bioglass> HA。组织学观察五种支架中均未出现新生骨组织。Bioglass、α-CS、β-CS 表面有钙磷层形成, 说明具有体 内生物活性。16 周时, 只有β-CS 出现BMP-2和BMP-7 表达。 结论 多孔硅酸钙支架具有良好体内生 物活性、可降解性, 但无体内骨诱导性。     

聚多巴胺仿生掺锶羟基磷灰石涂层的制备及对骨髓间充质干细胞生物学特性的影响

目的:通过修饰聚多巴胺并结合仿生矿化法在钛合金表面制备掺锶羟基磷灰石涂层,体外评价该复合材料对大鼠骨髓间充质干细胞生物学特性的调控作用。方法:采用两步法制备掺锶羟基磷灰石涂层。采用扫描电镜、X射线光电子能谱、X射线衍射图谱、拉曼光谱和接触角测量等材料表征证实钛合金表面聚多巴胺仿生掺锶羟基磷灰石涂层的形成。将大鼠骨髓间充质干细胞与各组材料直接培养,通过免疫荧光染色观察细胞黏附情况;MTT实验检测各组细胞的增殖情况;细胞碱性磷酸酶半定量和定性测试探究细胞的碱性磷酸酶活性;qPCR测定细胞成骨基因的表达量。结果:材料表征显示聚多巴胺仿生掺锶羟基磷灰石涂层的成功制备。该复合材料可促进骨髓间充质干细胞的细胞黏附以及细胞增殖活性(P<0.05)。聚多巴胺-掺锶羟基磷灰石组表面的细胞有更高的细胞碱性磷酸酶活性(P<0.05)。实时定量PCR显示该复合材料表面细胞在第7d的ALP、COL-Ⅰ、BSP和RUNX2表达量均高于其他三组(P<0.05)。结论:结合聚多巴胺以及仿生矿化法可制备聚多巴胺仿生掺锶羟基磷灰石涂层。体外实验证实该复合材料有利于骨髓间充质干细胞的黏附和增殖,且对细胞成骨分化有正向调控作用。     

基于陕速成型技术的可控结构多孔硅酸钙支架的制备及体外研究

目的 利用快速成型技术制备可控结构多孔硅酸钙(rapid pfototyping-calcium silicate,RP-CS)支架,并评价其特性和体外生物学表现.方法 利用间接快速成型技术,结合固态自由成型和凝胶铸模的优点.制备町控结构RP-CS支架.与采用间法制备的多孔磷酸钙(RP-tricalcium phosphate,RP-TCP)支架相对照,将其置人体外模拟体液(simulated body fluid,SBF)、体外骨髓细胞共培养进行研究.结果 所制备RP-CS支架具有相互连通的孔道结构,平均孔隙率为71%,平均轴向压缩强度为28MPa.平均孔道直径为(555.82±29.77)μm.体外SBF浸置试验发现RP-CS支架上有羟基磷灰石的沉积,说明此支架具有体外生物活性.体外细胞共培养试验表明,兔骨髓细胞可以在此支架表面贴附并分化.MTT表明共培养7 d、14 d,细胞增殖RP-CS组均明显高于RP-TCP组(P<0.05).共培养7 d时,碱性磷酸酶活性RP-CS组明显高于RP-TCP组(P<0.05),提示CS可能具有促进骨髓细胞向成骨细胞分化的能力.结论 利用快速成型技术制备的可控结构RP-CS具有良好的生物相容性,在骨组织工程领域具有广泛应用前景.     

自噬在骨稳态与骨质疏松症中的作用及机制研究进展

骨质疏松症（osteoporosis, OP）是一种与年龄密切相关的全身性、系统性骨代谢疾病。近年来,OP发病率逐年升高,其并发症如骨质疏松性骨折的发病率和死亡率也随之升高,使家庭与社会负担加重,逐渐成为世界性医学难题。自噬是一种重要的细胞行为,真核细胞在生理或病理条件下通过细胞自噬降解自身蛋白质或受损细胞器以维持细胞稳态和正常功能。国内外学者指出自噬在骨稳态及多种骨骼系统疾病例如OP的发生发展中有重要的调控作用。本文就国内外文献报告中有关自噬与骨质疏松症相关的研究成果进行综述,期望为进一步研究及发展临床治疗方法提供借鉴。