碱热处理钛表面的理化性能与生物活性的研究

目的：研究经碱热法改性后的钛表面的物理化学性能与生物活性之间的关系、方法：用碱热法对钛表面进行活化，用SEM和XRD分析活化后的表面结构和成分，并在模拟体液中考察了其生物活性。结果：经过处理的钛表面形成了致密金红石型二氧化钛膜，富含Ti—OH基团的凝胶层以及具有高表面能的微观粗糙结构，该结构赋予材料以良好的生物活性结论：钛的生物活性是凝胶层，二氧化钛膜及其微观结构共同作用的结果。     

胶原水凝胶支架用于软骨组织工程的实验研究

目的探讨Ⅰ型胶原浓度对胶原水凝胶理化性能的影响,以及在体外组织工程模型中不同浓度的Ⅰ型胶原水凝胶对软骨细胞表型和基因表达的影响。方法制备Ⅰ型胶原浓度为12、8、6 mg/mL的3种胶原水凝胶,记为C12、C8、C6。扫描电镜观察形貌,并通过溶胀性能和抗压性能测试表征其理化性能。取2只新生7日龄新西兰大白兔的关节软骨,酶消化法分离、培养软骨细胞。取第2代软骨细胞与3种胶原水凝胶复合体外培养(C12组、C8组及C6组),1 d后采用二乙酸荧光素(fluorescein diacetate,FDA)/碘化丙啶(propidium iodide,PI)染色,激光共聚焦显微镜观察细胞活性,体外培养14 d后行HE和甲苯胺蓝染色观察组织学形态,实时荧光定量PCR测定软骨细胞相关基因,即Ⅱ型胶原、蛋白聚糖(Aggrecan)、Ⅰ型胶原、Ⅹ型胶原、Sox9 mRNA表达。结果随着Ⅰ型胶原浓度从6 mg/mL提高到12 mg/mL,胶原水凝胶的理化性质出现明显变化,扫描电镜下纤维网络变得致密;192 h时C6、C8、C12溶胀率依次增大,分别为0.260±0.055、0.358±0.072、0.539±0.033,比较差异均有统计学意义(P<0.05);压缩模量逐渐增加,分别为(4.86±0.96)、(7.09±2.33)、(11.08±3.18)kPa,比较差异均有统计学意义(P<0.05)。体外培养1 d,3组凝胶中软骨细胞经FDA/PI染色后,绝大部分被染成绿色,仅有少数被染成红色。14 d后组织学观察示:C12组软骨细胞在组织中聚集明显,并出现明显的甲苯胺蓝异染为紫红色的现象;C8组中也有部分增殖聚集的区域,细胞周围有较明显的甲苯胺蓝异染现象;C6组细胞分布较为均匀,也有较明显的甲苯胺蓝异染现象。实时荧光定量PCR检测显示,3组Ⅱ型胶原mRNA和Aggrecan mRNA表达水平相近;Ⅰ型胶原、Sox9和X型胶原mRNA表达水平C12组最高,C6组最低,C8组介于二者之间,组间差异均有统计学意义(P<0.05)。结论提高Ⅰ型胶原浓度至12 mg/mL后,胶原水凝胶具有更好的理化性质,但软骨细胞纤维化和肥大相关基因表达也有所上调。     

线粒体自噬与骨髓间充质干细胞成软骨分化的关联

背景:已有研究发现线粒体自噬在软骨缺损修复过程中发挥重要作用,因此有必要研究线粒体自噬在骨髓间充质干细胞成软骨分化过程中的作用及其调控方法,为进一步阐明软骨诱导机制并为理解生物材料如何调控骨髓间充质干细胞分化命运奠定基础。目的:建立并验证线粒体状态和自噬程度的表征方法,观察线粒体自噬与软骨细胞发育、骨髓间充质干细胞成软骨分化的关系。方法:分离培养新生乳兔、1月龄兔、18月龄兔软骨细胞和新生乳兔骨髓间充质干细胞,按照试剂盒说明方法进行线粒体标记Mito Tracker Red染色。选取第2代骨髓间充质干细胞,用完全软骨诱导培养基培养,在培养第1,3,7天按照试剂盒说明方法进行线粒体标记Mito Tracker Red染色。选取第2代骨髓间充质干细胞,用完全软骨诱导培养基培养24 h后,诱导组加入10μmol/L自噬诱导剂雷帕霉素干预10 h,抑制组加入5μmol/L自噬抑制剂氯喹干预10 h,此后换用完全软骨培养基培养,在培养第1,3,7天用线粒体自噬试剂盒Mitophagy Detection Kit染色并观察线粒体自噬情况。结果与结论:①不同兔龄软骨细胞线粒体染色:低兔龄软骨细胞中线粒体数目较高兔龄软骨细胞多;②骨髓间充质干细胞和幼兔软骨细胞线粒体染色:软骨细胞的线粒体形态呈点状,而骨髓间充质干细胞的线粒体形态呈线状;③骨髓间充质干细胞分化过程中线粒体染色:随诱导培养天数的增加,骨髓间充质干细胞中线粒体的形态由最初的网状变为点状,骨髓间充质干细胞骨架中促进自噬形成的微丝结构也逐渐减少;④线粒体自噬对成软骨分化的影响:雷帕霉素促进了线粒体自噬途径,进而促进骨髓间充质干细胞的成软骨分化。     

γ射线低温辐照对胶原膜体外稳定性和细胞相容性的影响

低温下,胶原膜经γ射线辐照改性,采用剂量率为22 KG y/h,辐照剂量分别为15、25、35 KG y。测定辐照前后胶原膜抗胶原酶酶解能力,对胶原膜的体外稳定性进行了初步评价,结合红外光谱分析对辐照改性机理进行了探讨。结果表明,在实验所设计的条件下,辐照改性后胶原膜的交联度及稳定性均增加。采用M TT法结合扫描电镜观察,对辐照后胶原膜的细胞相容性进行了研究,表明在一定的辐照剂量范围内(<25 KG y),辐照对胶原膜的细胞相容性没有明显的影响。当超过一定剂量后,辐照改性将在一定程度上影响胶原膜的细胞相容性。     

在动态模拟体液中致密CaP陶瓷表面形貌对类骨磷灰石层形成的影响研究

磷酸钙陶瓷植入体内后其表面类骨磷灰石层的形成是诱导成骨的先决条件。本实验在模拟体液 (Simu-lated body fluid,SBF)以人体骨骼肌组织的正常生理流率 (2 ml/ 10 0 m l· min)下 ,研究在动态 SBF中致密磷酸钙陶瓷表面形貌对类骨磷灰石层形成的影响。结果表明 :在生理流速条件下 ,材料的粗糙表面有利于类骨磷灰石层的形成 ,加大 SBF中 Ca2 +、HPO4 2 -离子浓度 ,类骨磷灰石层的形成速度加快。本研究进一步证实了材料的几何形貌对类骨磷灰石形成的影响 ,加深了对磷酸钙陶瓷在体内诱导成骨机理的理解     

同一供者及不同供者的人胎盘MSCs与脐静脉内皮细胞复合培养的比较研究北大核心CSCD

目的比较同一供者及不同供者的人胎盘MSCs(human placenta-derived MSCs,HPMSCs)与人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)三维复合培养效果,为体外构建三维血管化组织工程骨提供实验依据。方法取健康足月产妇自愿捐赠的胎盘及脐带组织,采用Ⅳ型胶原酶消化和人淋巴细胞分层液密度梯度离心法分离培养HPMSCs,通过流式细胞学检测细胞表型,取第2代细胞向成骨细胞诱导培养鉴定;以Ⅰ型胶原酶消化分离培养HUVECs,通过Ⅷ因子相关抗原因子免疫组织化学染色进行鉴定。实验分为两组,A组取不同供者的第3代HUVECs和成骨诱导培养3周的第3代HPMSCs以1∶1比例复合种植于胶原水凝胶,制备细胞-胶原水凝胶复合物;B组将同一供者的以上两种细胞同法复合制备复合物。复合培养第1、3、5、7天取材,行CD31免疫荧光染色,于激光共聚焦显微镜下观察其成血管倾向,测量复合物中的索道长度和节点数,并进行统计学分析。结果经鉴定,成功分离培养HPMSCs及HUVECs。CD31免疫荧光染色示,与A组相比,B组细胞-胶原水凝胶复合物中的HUVECs可在三维空间上较早、较好地伸展,在水凝胶内部相互交织能力较强,形成的索道更长,节点更多,网络更密集。第7天时B组索道长度和节点数分别为(8.11±0.62)mm/mm2及(21.30±1.41)个/mm2,显著优于A组的(6.68±0.35)mm/mm2及(17.10±1.10)个/mm2,差异均有统计学意义(t=0.894,P=0.000;t=0.732,P=0.000)。结论将同一供者的HPMSCs与HUVECs体外复合种植于胶原水凝胶支架上,比不同供者来源的细胞形成的网络成血管倾向更明显,交织连续性好,层次丰富。     

致密型生物活性陶瓷作立即牙根种植的临床应用

作者采用本组研制的致密型生物活性陶瓷(生物活性玻璃陶瓷和锆——羟基磷灰石陶瓷)作立即牙根种植共68例、139颗。患者在局麻下拔牙,形成粘骨膜瓣,根据离体牙根及X线牙片选择人工牙根,植入牙槽窝内,颌端位于牙槽骨缘下2mm,便于血凝块形成。术后定期作临床及x线片观察,结果表明:该材料的生物相容性好,3～6个月后人工牙根周围有明显的新骨形成,种植体与牙槽骨的界面结合牢固,人工牙根稳定且无形状改变,牙槽嵴无明显吸收,故提高了义齿修复的效果。本法操作简单,效果显著。     

钛金属氧化锆陶瓷颈圈牙种植体的结构强度与生物相容性研究

目的：牙种植体现已广泛的应用于临床，但前牙种植修复不仅要恢复功能，且需要兼顾其美学效果。目前因种植体颈部为钛金缡，至使修复体的牙龈产生阴影或显炙色，影响了其美学效应。CDIC钛金属氧化锆陶瓷颈圈牙种植体是满足患者美学需求的新设计方法：本研究采用有限元分析陶瓷颈圈牙种植体的结构强度，通过动物实验对陶瓷颈圈的生物相容性做了初步探讨结果：以氧化锆陶瓷作为种植体颈圈，具有良好的力学性能和生物相容性，该设计具有安全性和可行性。     

下颌骨典型牙位圆柱状牙种植体周围骨应力分布的三维有限元分析

目的：生理加载下不同牙位种植体周围骨应力有明显差异，采用有限方法计算，其结果是种植体设计和临床使用的重要依据，但可靠性依赖于模型和加载条件的准确性。方法：本文基于下颌骨四个典型牙位的CT数据，结合各牙位咬舍关系的测量结果，建立了三维有限元模型，并对圆柱状种植体周围骨的应力分布进行有限元分析：结果：种植体沿长轴植入时。各牙位应力分布差异较大，颊、舌侧应力分布明显不对称，应力均主要集中在种植体颈部与牙槽骨界面顶端的舌侧，且舌侧极大值为颊侧的2～3倍：结论：在种植体一骨界面上的最大应力不超过20MPa的条件下，各牙位能承受的最大袷力分别为：第二磨牙100N、第二前磨牙300N、尖牙180N、中切牙120N。第二磨牙采用牙槽骨垂直方向植入时，可承受约250N的He力.     

自体骨膜活化多孔陶瓷块修复长骨干缺损的实验研究

目的：利用自体骨膜中所含成骨细胞及生长因子与多孔生物活性陶瓷复合，制备一种活化的骨替代材料，修复长骨干缺损。方法：从21只狗的股骨干上切取骨膜片，吸附包裹于25cm长1.5Cm，直径1.2Cm，中心有一孔的柱状陶瓷块表面；然后植入自体股部肌群内，1月后将其中4块取出作组织学观察。了解异位成骨情况，另21块直接移植替代相应大小的股骨干缺损，分别于2月，4月，6月取出替代骨段（含材料及相临骨组织）作生物力学测定。X线衍射分析和组织学观察。结果：植入肌内1月时，陶瓷块表面的骨膜增生变厚，骨膜-材料界面成骨细胞大量增生并向陶瓷空隙内爬行。可见新骨形成，植入骨缺损后，随时间延长，抗弯强度逐渐增加，6月时已接近正常骨的抗弯强度，X线衍射分析提示，2月时TCP迅速降解，6月时的X线转靶谱图已接近自体骨。组织学观察，2月时新生骨组织迅速增加，植入物与上下骨面融合，4月和6月时，大部分材料为新生骨组织所替代，新骨比例远大于陶瓷材料，植入物内大量骨小梁形成，哈佛系统清晰可见，成熟骨组织充满材料的孔隙并相互连接。结论：实验结果提示，用自体骨膜与双相多孔陶瓷复合在自体内培养，可使骨膜中的生长因子及成骨细胞活跃，从而提高陶瓷材料的生物活性，用于修复长骨干缺损可加速新骨形成，达到负重骨替代的目的。