纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸骨组织工程复合支架的特性

背景:近年来国内外在骨与软骨组织支架复合材料方面进行了广泛的研究,取得了积极的成果,但仍存在许多问题.目的:观察纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸(HAP/CPP/PLLA)骨组织工程支架复合材料的特性.方法:采用溶媒浇铸、粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备出纳米HAP/CPP/PLLA 骨组织工程支架复合材料,测试该支架复合材料的物理力学性能,并用扫描电子显微镜对其微观结构进行观察.结果与结论:结果表明,纳米HAP/CPP/PLLA 支架复合材料具有三维、连通、微孔网状结构,并具有较高的孔隙率和较好的压缩模量,是理想的骨组织工程支架材料.     

纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸骨组织工程复合支架的特性

背景：近年来国内外在骨与软骨组织支架复合材料方面进行了广泛的研究,取得了积极的成果,但仍存在许多问题。目的：观察纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸（HAP/CPP/PLLA）骨组织工程支架复合材料的特性。方法：采用溶媒浇铸、粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备出纳米HAP/CPP/PLLA骨组织工程支架复合材料,测试该支架复合材料的物理力学性能,并用扫描电子显微镜对其微观结构进行观察。结果与结论：结果表明,纳米HAP/CPP/PLLA支架复合材料具有三维、连通、微孔网状结构,并具有较高的孔隙率和较好的压缩模量,是理想的骨组织工程支架材料。     

壳聚糖微球/纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸复合支架制备及其蛋白缓释效果:与单纯纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸支架、壳聚糖微球的比较

背景:骨组织工程骨构建中如何使生长因子持续高效发挥作用是影响成骨速度和质量的关键,现多以各种材料的微球或支架作为缓释载体,但缓释作用有待提高.目的:实验拟制备壳聚糖微球,然后复合到纳米羟基磷灰石/聚乳酸羟基乙酸支架上,形成双重缓释作用,并测量对牛血清白蛋白的释放效果.方法:以牛血清白蛋白为模型药物,采用乳化交联法制备壳聚糖微球.将微球与纳米羟基磷灰石、聚乳酸-羟基乙酸按一定比例混合,以冰粒子为致孔剂,采用冷冻干燥法制备壳聚糖微球,纳米羟基磷灰石,聚乳酸-羟基乙酸复合支架.利用扫描电镜、激光粒度分析仪、压泵仪和力学性能测试仪检测复合支架的形态性能,考察药物在缓释支架上的体外释放规律.结果与结论:所制备的壳聚糖微球形态良好,呈规则圆球形,粒径集中分布在20～40 μum,微球药物包封率为86.5%,载药量为0.8%,随牛血清白蛋白初始用量的增加,载药量可升高至2.6%,但包封率下降至74.1%.壳聚糖微球能均匀分布在聚乳酸-羟基乙酸支架上,形成壳聚糖微球,纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸复合支架,孔径为1 00-400 μm,孔隙率>80%,压缩强度为1.1～2.3 MPa,10周降解率为26.5%.单纯纳米羟基磷灰石,聚乳酸-羟基乙酸支架其牛血清白蛋白在36 h累积释放量达85%以上,壳聚糖微球其牛血清白蛋白10 d累积释放量为33.6%,复合支架其牛血清白蛋白40 d累积释放量为81.5%.结果证实包埋壳聚糖微球的纳米羟基磷灰石,聚乳酸-羟基乙酸支架其压缩强度和降解速率合适,对蛋白类药物具有良好的缓释作用,有望作为组织工程的支架材料和生长因子的缓释载体.     

丝素/壳聚糖/纳米羟基磷灰石构建的骨组织工程支架***

背景：丝素蛋白、壳聚糖及纳米羟基磷灰石均是天然材料,具有良好的生物活性和理化特性,作为人体组织工程材料已取得了一定的成果,但3种材料在单独应用的研究中还存在一定的缺陷。目的：制作丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石三维支架材料,分析其特性。方法：将丝素蛋白、壳聚糖、纳米羟基磷灰石分别配制成2%的溶液后,分别按照1∶1∶0.5,1∶1∶1,1∶1∶1.5的体积比混合,采用冷冻干燥与化学交联技术制备成三维复合支架材料。检测三维复合支架的孔隙率、吸水膨胀率及热水溶失率,采用材料力学测验机测试干燥三维复合支架材料的拉伸和压缩弹性模量,采用扫描电镜检测三维复合支架的孔径。结果与结论：丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石三维复合支架在干燥状态下呈白色,无特殊气味,为稳定固态的圆柱体,触之有明显的抗压能力和弹性。随着复合支架材料中纳米羟基磷灰石含量的增高,支架材料的孔隙率、吸水膨胀率、平均孔径呈逐渐减小趋势,热水溶失率及抗压能力表现出相反的趋势,结果显示以1∶1∶1体积比制作的支架更符合骨替代材料要求,其平均孔径为85.67μm、吸水膨胀率的为(135.65±4.56)%、热水溶失率为(22.84±1.06)%,支架材料内部孔隙均匀,呈现网状结构,孔隙之间交通发达,网状结构本身约10μm。     

复合壳聚糖纳米微球聚乳酸-羟基乙酸/纳米羟基磷灰石缓释载体系统对蛋白的缓释作用

背景:聚乳酸-羟基乙酸支架材料具有良好的生物相容性、无毒、可以良好的塑性,并具有一定的强度和韧性。但其降解产物为酸性,会影响局部pH值变化,不利组织生长。目的:制备能够良好缓释蛋白类药物的复合支架。方法:以牛血清蛋白为模型药物,以离子凝胶法制备壳聚糖微球。将微球与纳米羟基磷灰石和聚乳酸-羟基乙酸按一定比例混合,以冰粒子为致孔剂,采用粒子沥虑-冷冻干燥复合工艺制备CMs/nHA/PLGA复合缓释支架。利用扫描电镜、透射电镜、压泵仪和力学性能测试仪检测复合支架的形态和性能,并考察其在体外对蛋白类药物释放的规律。结果与结论:制备的壳聚糖纳米微球形态良好,呈规则球形或类球形,粒径分布在220～770nm,以380～650nm为多。微球对药物的载药量为39.2%,包封率为68.3%,两者均与牛血清蛋白的初始量相关,载药量随牛血清蛋白初始量的增加而增加,包封率则反之。复合支架呈白色多孔状,孔径为125～355mm,孔与孔之间联通良好,孔隙率达83.4%,压缩强度为1.4~2.1MPa,10周降解率为28.6%。PLGA/nHA支架对牛血清蛋白的2d累积释放量为85%,而壳聚糖和CMs/nHA/PLGA复合支架对牛血清蛋白的9d累积释放量分别是为48.9%和35.7%。提示制作的壳聚糖纳米微球和CMs/nHA/PLGA支架材料对牛血清蛋白有良好的缓释作用,复合支架材料形态好,强度和降解速率合适。     

复合壳聚糖纳米微球聚乳酸-羟基乙酸/纳米羟基磷灰石缓释载体系统对蛋白的缓释作用

背景：聚乳酸-羟基乙酸支架材料具有良好的生物相容性、无毒、可以良好的塑性,并具有一定的强度和韧性。但其降解产物为酸性,会影响局部pH值变化,不利组织生长。目的：制备能够良好缓释蛋白类药物的复合支架。方法：以牛血清蛋白为模型药物,以离子凝胶法制备壳聚糖微球。将微球与纳米羟基磷灰石和聚乳酸-羟基乙酸按一定比例混合,以冰粒子为致孔剂,采用粒子沥虑-冷冻干燥复合工艺制备CMs/nHA/PLGA复合缓释支架。利用扫描电镜、透射电镜、压泵仪和力学性能测试仪检测复合支架的形态和性能,并考察其在体外对蛋白类药物释放的规律。结果与结论：制备的壳聚糖纳米微球形态良好,呈规则球形或类球形,粒径分布在220～770nm,以380～650nm为多。微球对药物的载药量为39.2%,包封率为68.3%,两者均与牛血清蛋白的初始量相关,载药量随牛血清蛋白初始量的增加而增加,包封率则反之。复合支架呈白色多孔状,孔径为125～355mm,孔与孔之间联通良好,孔隙率达83.4%,压缩强度为1.4~2.1MPa,10周降解率为28.6%。PLGA/nHA支架对牛血清蛋白的2d累积释放量为85%,而壳聚糖和CMs/nHA/PLGA复合支架对牛血清蛋白的9d累积释放量分别是为48.9%和35.7%。提示制作的壳聚糖纳米微球和CMs/nHA/PLGA支架材料对牛血清蛋白有良好的缓释作用,复合支架材料形态好,强度和降解速率合适。     

聚乳酸-壳聚糖纤维/羟基磷灰石-硅酸钙复合支架材料的细胞相容性

背景:实践证明,有机和无机材料单独应用都不是理想的支架材料.聚乳酸具有良好的生物相容性、生物降解性和生物吸收性,聚乳酸类复合材料将成为21世纪最重要的生物复合材料之一.目的:观察复合支架材料聚乳酸-壳聚糖纤维,羟基磷灰石-硅酸钙对成骨细胞黏附、增殖、分化的影响.方法:取新生24 h内Wistar大鼠的颅盖骨,采用改良胶原酶消化法进行成骨细胞原代培养.通过倒置相差显微镜、苏木精-伊红染色、碱性磷酸酶染色、钙结节茜素红染色对获得的细胞进行生物学特性的观察与鉴定.然后将第3代细胞与聚乳酸,壳聚糖纤维、聚乳酸-壳聚糖纤维,硅酸钙、聚乳酸-壳聚糖纤维,羟基磷灰石-硅酸钙三种支架材料体外复合培养.培养3,6,9 d后,采用倒置相差显微镜观察材料周边的细胞形态,通过碱性磷酸酶活性测定法和MTT法观察3种支架材料对细胞分化、增殖的影响.结果与结论:三种材料均有利于成骨细胞的黏附、生长、分化、增殖,而聚乳酸-壳聚糖纤维,羟基磷灰石-硅酸钙复合支架材料较聚乳酸,壳聚糖纤维、聚乳酸-壳聚糖纤维,硅酸钙支架材料促进成骨细胞的分化增殖效果更好,证实其生物相容性好,有望成为一种新型的骨组织工程支架材料.     

纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料与兔骨髓间充质干细胞的生物相容性

背景:清华大学材料科学与工程系冯庆玲教授等采用仿生学原理,制成一种塑形简便并且具有良好骨传导、骨诱导性的纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合骨修复材料.但制备的复合材料是否仍具良好的生物相容性尚不确切.目的:观察纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料与兔骨髓间充质干细胞的相容性.设计、时间及地点:体外观察实验,于2008-08/11在南方医科大学珠江医院中心实验室完成.材料:纳米羟基磷灰石,壳聚糖复合材料由清华大学材料系研制,孔隙率90%,孔径50-200 μm.骨髓间充质干细胞由2周龄健康新西兰大白兔股骨和胫骨骨髓绎密度梯度离心法获得.方法:将预湿后的纳米羟基磷灰石/壳聚糖材料置于培养板内,将第3代骨髓间充质干细胞接种于材料表面在体外复合培养.对照组为单纯骨髓间充质干细胞培养.主要观察指标:倒置显微镜、扫描电镜观察细胞和材料复合培养后细胞生长状况,计数细胞接种后1,2,4 h在材料表面的黏附状况,CCK-8检测细胞在复合材料卜的增殖状况,流式细胞仪榆测种植细胞的细胞周期.结果:骨髓间充质干细胞在复合材料表面上生长状况良好.细胞接种到复合材料1h时黏附率低于对照组(P＜0.05),但接种2,4 h后两组黏附率差异无显著性意义(P＞0.05).细胞接种后,两组均保持正常的分裂增殖速度(P＞0.05).材料组和对照组细胞皆为正常的二倍体细胞,未见异倍体细胞形成,复合材料对兔骨髓间充质细胞的细胞周期影响不大.结论:纳米羟基磷灰石/壳聚糖与骨髓间充质干细胞具有良好的生物相容性.     

改性聚乳酸-羟基乙酸/Ⅰ型胶原复合支架与兔耳软骨细胞的细胞相容性

背景:聚乳酸-羟基乙酸是一种应用前景较好的细胞支架材料,其亲水性和细胞亲和性较差,因此对其改性很有必要.目的:观察改性聚乳酸-羟基乙酸/Ⅰ型胶原复合支架的亲水性及与兔耳软骨细胞的细胞相容性.方法:利用多聚赖氨酸对聚乳酸-羟基乙酸改性后与Ⅰ型胶原构成改性复合支架,倒置显微镜下观察支架的大体结构.将改性复合支架(实验组)与聚乳酸-羟基乙酸支架(对照组)分别浸泡在双蒸水中,间隔0.5,1,2,4,8,12,24 h后计算吸水率.用酶消化法培养兔耳软骨细胞并传代,取第2代软骨细胞,浓度为1×10~(11)L~(-1)接种在两种支架上并培养,倒置显微镜下观察细胞的形态和生长情况,采用细胞计数法计算细胞接种24 h后支架对细胞的吸附率;以及采用细胞增殖法(MTT比色试验)分别于1,2,4,6 d测细胞吸光度值.结果与结论:改性复合支架具有高孔隙率,表面粗糙度较对照组增加.两种支架吸水率在相同时间点比较差异有显著性意义(P<0.01),说明改性复合支架具有较好的亲水性.第2代软骨细胞接种后24 h,实验组对细胞的吸附率为0.908 0±0.019 2,对照组为0.733 2±0.047 5,两组比较差异有显著性意义(P<0.05),说明改性复合支架具有较好的细胞亲和性.软骨细胞在实验组和对照组支架上接种培养后1,2,4,6 d吸光度值比较,差异均有显著性意义(P<0.05),说明改性复合支架对细胞增殖有显著的促进作用.     

胶原-纳米羟基磷灰石复合支架的细胞相容性

背景:观察成骨细胞在生物材料上的形态、增殖和分化等项目,可评估生物支架材料的生物相容性。目的:观察复合支架材料纳米羟基磷灰石/胶原对成骨细胞增殖、分化的影响。方法:取新生24h内Wistar大鼠的颅盖骨,采用改良胶原酶消化法进行成骨细胞原代培养,取第3代细胞与纳米羟基磷灰石/胶原支架或普通羟基磷灰石材料体外复合培养。培养3,6,9d后,观察材料周边的细胞形态及支架材料对细胞分化、增殖的影响。结果与结论:纳米羟基磷灰石/胶原材料较普通的羟基磷灰石材料更有利于成骨细胞的黏附、生长、分化、增殖,证实其生物相容性更好,有望成为一种新型的骨组织工程支架材料。     

仿生多层纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架对兔骨缺损的修复

目的:观察仿生多层纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架及其结合自体骨髓后对兔腓骨缺损的修复作用。方法:实验于2005-09/2006-05在清华大学生物系生物膜与膜生物工程国家重点实验室完成。选择成年新西兰大白兔10只,按随机数字表法分为3组,阴性对照组2只,材料植入组4只,材料 骨髓植入组4只。以纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架为基础材料,制备仿生多层纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架。在兔腓骨造成5mm的缺损,分别旷置缝合(阴性对照组),植入仿生多层纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架(材料植入组),以及植入复合自体骨髓的仿生多层纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架(材料 骨髓植入组)。分别在术后8周和12周,X射线检测缺损部位的钙化情况。麻醉处死动物前10d和3d注射四环素(25mg/kg),不脱钙骨切片进行四环素荧光检测和VonKossa染色,检测实验动物骨缺损部位新生骨钙化情况。脱钙骨切片用苏木精-伊红染色,检测缺损部位的骨修复情况。结果:纳入兔10只,均进入结果分析。①术后8周时,X射线检测显示阴性对照组缺损部位无明显钙化,材料植入组和材料 骨髓植入组均有钙化。术后12周时,阴性对照组缺损部位大部分仍无明显钙化,材料植入组和材料 骨髓植入组钙化明显,材料 骨髓植入组钙化更完全。②不脱钙骨切片VonKossa染色结果表明,阴性对照组骨缺损处充满纤维组织,并有少量肌肉组织压迫侵入,无明显的钙化区。材料植入组兔的骨缺损的中心区域,出现染成黑色的钙化区,中间夹杂着中性红复染的组织细胞。材料 骨髓植入组兔的骨缺损部位的中心呈现多个“钙化岛”,成骨更加完全。③不脱钙骨切片四环素荧光检测结果表明,阴性对照组两个断端之间未见钙化荧光出现,材料植入组材料的中心有零星的小片钙化区域,材料 骨髓植入组缺损部位的中心有许多的“钙化岛”,并且这些“钙化岛”呈现出连接成片的趋势,同时伴随着更多材料的降解。④脱钙骨切片苏木精-伊红染色结果表明,材料植入组和材料 骨髓植入组缺损部位未发现成熟的纤维组织,并且观察到有大量新生血管。两个植入组均有成骨区域,材料 骨髓植入组还出现了髓样组织。结论:仿生多层纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架促进骨修复的进行,自体骨髓的加入更加速修复过程。     

纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的性能测试

目的:测定纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的性能。方法:实验于2005-02/2006-08在兰州交通大学材料工程研究所实验室完成。基体材料采用荷兰普拉克生化公司生产的聚乳酸(Mr 400000)。增强材料采用纳米羟基磷灰石(自制)。聚乳酸在使用前进行纯化。纳米羟基磷灰石采用水热法合成。采用共混复合工艺制备不同纳米羟基磷灰石质量分数(0,0.05,0.10,0.15,0.20)的纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料,并对其力学性能(弯曲强度、弯曲模量、剪切强度)和降解性能(降解速率)进行测试。结果:①力学性能:复合材料的弯曲强度随着纳米羟基磷灰石体积分数的增加而增大,在羟基磷灰石微粒的质量分数为0.15(体积分数为0.064)时弯曲强度出现峰值(153.6MPa),降解12周后复合材料弯曲强度仍有123.7MPa。复合材料的弯曲模量随着纳米羟基磷灰石体积分数的增加而增大,有一定的弯曲模量(5.7GPa),降解12周后复合材料弯曲模量为5.3GPa。复合材料的剪切强度随着纳米羟基磷灰石体积分数的增大呈下降趋势。②降解性能:随着降解时间的延长,复合材料的降解速率变化不大。结论:纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料能满足松质骨的骨折内固定的力学性能要求。     

负载可降解缓释微球壳聚糖支架的生物相容性

背景:负载缓释转化生长因子β1微球壳聚糖支架在体外能够促进软骨细胞生长,且可以诱导骨髓间充质干细胞向软细胞分化,有望作为软骨缺损修复的组织工程材料,然而要进行相应体内实验,其生物相容性是不容忽视的.目的:制各负载缓释微球壳聚糖支架并对其生物相容性进行体内外评价.方法:以溶血试验、急性毒性实验、皮内刺激实验、热源性实验、肌内植入实验,评价自制负载缓释微球壳聚糖支架的生物相容性.结果与结论:支架溶血率为1.6%,镜下未见明显红细胞破坏;材料急性毒性评价程度为无毒;皮内原发刺激记分及原发刺激指数均为0;热源性实验体温升高为(0.17±0.06)℃;肌内植入实验大鼠均成活,全身良好、无感染,4周左右新生毛正常分布,8周大体观察支架周围血管明显增多,与周围肌组织整合良好,心肝肺肾等内脏均无特殊变化,随时间延长,淋巴细胞浸润逐渐减少,可见血管及纤维长入支架,包裹逐渐变薄,支架渐降解.结果说明负载微球多孔壳聚糖支架具有优良的生物相容性.     

聚左旋乳酸/壳聚糖电纺丝纳米纤维支架与兔内皮祖细胞的生物相容性

背景：电纺丝技术能够使许多高分子材料制备出与细胞外基质相似的三维纳米纤维支架。聚乳酸/壳聚糖纳米纤维复合支架材料能够克服材料的不足,提高组织工程支架生物相容性。目的：评价聚左旋乳酸/壳聚糖电纺丝纳米纤维支架与兔内皮祖细胞的生物相容性。方法：电纺丝技术制备聚左旋乳酸,壳聚糖,聚左旋乳酸/壳聚糖的纳米纤维支架,扫描电镜观察其形貌结构。纳米纤维支架与内皮祖细胞进行复合培养后,观察细胞在不同材料上的黏附率、一氧化氮分泌,生长特征和在聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维支架上的细胞表型特征。结果与结论：聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维支架比聚左旋乳酸、壳聚糖具有更合适的纤维直径,具有与细胞外基质相似的纳米纤维三维多孔结构。聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维支架能够促进内皮祖细胞黏附率和细胞的一氧化氮分泌（P〈0.05,P〈0.01）。内皮祖细胞能够在聚左旋乳酸/壳聚糖复合材料膜上融合成片,保持了细胞的完整形态和分化功能,显示了内皮细胞特异性的vWF表型。提示聚左旋乳酸/壳聚糖电纺丝纳米纤维支架与兔内皮祖细胞具有良好的生物相容性。     

Three-dimensionally printed polylactic acid/cellulose acetate scaffolds with antimicrobial effect

This study aimed to develop novel, biodegradable, antiseptic-loaded and low-cost scaffolds using a direct ink writing (DIW) technique for antibacterial applications. Polylactic acid/cellulose acetate (PLA/CA) mixtures with different composition ratios were prepared, and the effect of CA content on the rheological behaviors of the inks was investigated. The printability of the prepared DIW inks was improved with the addition of the appropriate amount of CA, since the formation of hydrogen bonding 3D network between PLA and CA. As a result, a liquid form ink consisting of majority of PLA and minority of CA which was prepared and printed for the first time through DIW technique. Afterwards, the antimicrobial agent, 1-chloro-2,2,5,5-tetramethyl-4-imidazolidinone (MC) was incorporated into the inks for preventing bacterial infections, which showed excellent stability and effective antibacterial activity against S. aureus and E. coli O157:H7 in a short time. Owning the ease of fabrication and the biocidal property, our 3D printed scaffolds will have a wide range of potential applications in the field of food packaging, communal facilities, medical equipments, and biomedical materials.

The three-dimensional and antiseptic-loaded scaffold possessed a high biocidal efficacy.     

羧甲基壳聚糖/纳米胶原复合支架修复兔腓骨损伤

背景：研究证实,壳聚糖及其衍生物可作为骨损伤的填充材料以及骨组织工程支架材料,但壳聚糖降解缓慢且不可控制的特性限制了其在骨组织工程中广泛应用。目的：评估羧甲基壳聚糖/纳米胶原纤维复合支架对兔腓骨损伤的修复作用。设计、时间及地点：随机分组设计、对照动物实验,于2007-06/2008-03在清华大学生物科学与技术系生物膜与膜生物工程国家重点实验室完成。材料：以羧甲基壳聚糖和纳米胶原纤维为基础材料,模拟骨的结构设计制备了双层羧甲基壳聚糖/纳米胶原纤维复合支架。方法：选择成年新西兰大白兔10只,按随机数字表法分为3组,阴性对照组2只,壳聚糖支架组4只,复合支架组4只。制备兔腓骨10mm的损伤,分别以旷置缝合、植入壳聚糖支架、植入双层羧甲基壳聚糖/纳米胶原纤维复合支架处理各组。主要观察指标：扫描电镜观察支架微观形貌。术后12周,检测损伤部位的再生情况,以四环素荧光和Von Kossa染色检测实验动物骨损伤部位新生骨钙化情况。结果：10只兔均进入结果分析。①扫描电镜观察到外层致密光滑的壳聚糖膜和多孔的中心区域,多孔区域有大量纳米胶原纤维网络结构填充。其孔径分布的峰值为60～100μm,孔隙率大于85%。②手术后12周,不脱钙切片的四环素染色,可发现阴性对照组两个断端间还没有连上,依旧以游离端存在。复合支架组移植物中形成多个大的钙化岛,其中心网状材料已经大部分降解,钙化岛分布在整个支架的内部区域;而壳聚糖支架组,材料基本没有降解,未见钙化区域。③Von Kossa银染色显示,复合支架组动物骨损伤的中心区域,出现染成黑色的钙化区,中间夹杂着中性红复染的骨组织细胞。壳聚糖支架组动物没有明显的钙化区,多为组织细胞充斥在材料的孔隙中,可见材料基本没有降解。结论：双层羧甲基壳聚糖/纳米胶原纤维复合支架植入动物体内12周后,未见明显的炎症反应和坏死,降解明显,能够促进骨修复,是很有前景的骨组织工程用支架材料。     

纳米羟基磷灰石／壳聚糖复合人工骨的成骨及再血管化

目的:通过纳米羟基磷灰石/壳聚糖(N-HA/CS)复合骨形态发生蛋白(BMP)制备N-HA/CS-BMP复合人工骨,初步了解其植入后成骨与血管长入之间的关系,以及复合人工骨的孔径对再血管化的影响。方法:①材料的制备:采用共沉淀法、粒子沥滤法制备N-HA/CS多孔复合材料,孔隙率为85%,孔径为100￣500μm;通过N-HA/CS与氧化锌粉末按质量比为8∶1的方式混合制备成致密复合材料;然后分别复合BMP制备N-HA/CS-BMP复合人工骨。②实验过程:20只新西兰兔,在兔双后肢胫骨近段内侧用直径为3.5mm手摇钻头钻2个孔制备骨缺损模型。随机取15只兔,右侧植入2块多孔N-HA/CS-BMP复合人工骨为多孔N-HA/CS BMP组,左侧植入2块致密N-HA/CS-BMP复合人工骨为致密N-HA/CS BMP组;另5只兔右侧植入2块多孔N-HA/CS为多孔N-HA/CS组,左侧植入2块致密N-HA/CS为致密N-HA/CS组。③观察指标:术后4,6,8周麻醉后墨汁灌注处死动物取出标本,行大体观察、X射线检查、组织学观察、Ⅰ型胶原免疫组化染色、显微计算机图像采集分析,了解各组成骨能力、血管化程度、复合人工骨的成骨与血管化之间的相互关系。结果:①一般情况:术后死亡2只动物,2只一侧肢体发生骨折,伤口均于2周左右愈合,未发生感染。②X射线检查:术后4,6周显示植入孔明显,材料与骨之间有密度减低的透光环,8周材料与骨结合紧密,透光环消失。③组织学观察:术后4,6周的材料内的炎性反应较重,主要是白细胞和巨噬细胞,8周的材料内炎性反应减轻;8周壳聚糖大部分降解,从而显现出羟基磷灰石的多孔结构。④显微计算机图像分析:多孔N-HA/CS BMP组血管密度和新生骨小梁面积大于其他3组(P<0.05),多孔N-HA/CS BMP组血管密度与骨小梁面积呈直线正相关关系(r=0.483,P=0.003)。⑤Ⅰ型胶原免疫组织化学染色显示结果支持显微计算机图像分析结果。结论:复合人工骨的成骨与血管化呈直线正相关关系,复合人工骨的成骨与血管化在早期是随着材料降解而完成的,多孔结构在晚期对血管化和成骨有利。     

纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合组织工程支架的细胞毒性和生物相容性

背景：天津大学材料学院利用仿生学方法制备的纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合支架材料,具有与天然骨相似的结构和性能。目的：研究纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合组织工程支架的细胞毒性和生物相容性。方法：①急性全身性毒性实验：将纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料浸提液与生理盐水分别注射至昆明小鼠腹腔,注射24,48,72 h记录小鼠体质量。②致敏实验：在日本大耳白兔背部皮下分别注射纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料浸提液与生理盐水,72 h内观察注射部位水肿及红斑情况,间隔14 d后再次行激发实验。③热源实验：在日本大耳白兔耳缘静脉注射纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料浸提液,注射后检测体温变化。④溶血实验：在稀释的兔抗凝血中分别加入纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料浸提液、生理盐水与蒸馏水。⑤将第3代兔骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料共培养,观察材料表面细胞增殖、生长及黏附状态。结果与结论：纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合支架材料无急性全身毒性、无致敏性、无热源反应、无溶血反应,该支架材料具有三维网络结构,骨髓间充质干细胞在材料表面生长、增殖及黏附良好,表明纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合支架材料具有良好的生物相容性与细胞相容性。