TGF-β1诱导分化的兔BMSCs复合左旋聚乳酸\β-磷酸三钙多孔支架材料体外研究实验

目的 研究体外培养rBMSCs经TGF-β1诱导分化的软骨细胞复合左旋聚乳酸\β-磷酸三钙(PLLA\β-TCP)多孔支架材料体外构建仿生人工软骨. 方法 低温挤出成形法制备成PLLA\β-TCP复合多孔支架材料,体外分离、培养rBMSCs至第3代,利用含有TGF-β1特殊诱导系统诱导其向软骨细胞分化,诱导14d后用甲苯胺蓝染色及Ⅱ型胶原免疫组化进行鉴定后与PLLA\β-TCP多孔支架材料体外复合培养,并取第7、14、21d细胞复合材料进行电镜扫描观察细胞贴附、生长、增殖状况,同时消化收集贴附支架第7、14、21d的细胞,行RT-PCR检测分化软骨细胞相关基因aggrecan、Co12A1在mRNA水平的表达,Western-bolt检测Ⅱ型胶原蛋白的分泌情况.结果 rBMSCs经诱导后向软骨细胞分化,甲苯胺蓝染色见分化软骨细胞分泌糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG),Ⅱ型胶原免疫组织化学染色呈阳性;电镜扫描见分化细胞在支架材料分布均匀,黏附良好;RT-PCR及Westem-bolt检测示7、14、21daggrecan、Co12A1在mRNA水平、Ⅱ型胶原蛋白均有不同程度表达. 结论 利用含有TGF-β1特殊诱导系统诱导rBMSCs分化的软骨细胞复合到PLLA\β-TCP多孔支架材料上,细胞生长良好,并能正常分泌软骨细胞特异细胞外基质,体外成功构建了组织工程软骨.     

三维多孔支架材料PLLA/n-HA的体外生物相容性研究

目的：研究三维多孔支架材料聚乳酸/纳米羟基磷灰石(PLLA/n-HA)的体外生物相容性,探讨其作为细胞培养材料和骨组织工程支架的可行性。方法将大鼠成骨细胞接种于PLLA/n-HA复合支架上,体外共同培养后,CCK-8法检测大鼠成骨细胞增殖活性,荧光倒置显微镜、扫描电子显微镜下观察PLLA/n-HA复合支架材料表面和孔隙内细胞粘附情况。结果 CCK-8法检测显示实验组复合支架材料上细胞的增殖与空白对照组的差异无统计学意义（P>0.05）;电镜观察到细胞在复合支架材料表面和孔隙内大量黏附、生长,并且随着共培养时间的增加,材料表面的细胞数量呈几何级增长。结论三维多孔支架材料PLLA/n-HA的生物相容性较好,可望成为一种性能良好的骨组织工程支架材料。     

成骨诱导的大鼠骨髓间充质干细胞与不同比例的β-TCP/PLLA支架材料复合的研究

种子细胞、支架材料及二者的相互作用是骨组织工程需要解决的三大问题。骨髓间充质干细胞（Mesenchymal stem cells，MSCs）是一种很有潜力的种子细胞，但挑选什么样的MSCs作为种子细胞目前研究尚少；而材料方面，研制力学性能和生物相容性均好的可降解多孔支架材料一直是研究者努力的方向。为了挑选处于最佳时期的种子细胞以及最适比例的pTCP／PLLA多孔支架材料，我们观察并检测了大鼠MSCs（rMSCs）成骨诱导后不同时期细胞的形态及功能，发现rMSCs成骨诱导后10d左右开始进入增殖期，14d左右进入基质合成期，20d左右进入矿化结节期（但三者不是截然分开的），从而根据实验目的挑选出能作为骨组织工程用的最佳细胞。将该时期的种子细胞与不同比例的pTCP／PLLA多孔支架材料复合后．通过荧光显微镜、扫描电镜以及MTT等方法初步比较了不同比例的材料对细胞生长状况的影响，结果显示不同比例的材料均具有一定的生物相容性，细胞生长良好。但以pTCP／PLLA=2：1的材料最好，对细胞的生长影响最小。     

射频磁控溅射法制备羟基磷灰石/β-磷酸三钙生物涂层

目的以粉末冶金烧成的羟基磷灰石(HA)/-β磷酸三钙(β-TCP)陶瓷为靶材,采用磁控溅射法在钛合金(Ti6Al4V)基体上制备HA/β-TCP生物涂层。方法利用XRD研究了复合涂层的晶化程度,讨论了涂层成分与生物降解性及相容性的关系。结果HA/β-TCP生物涂层为非晶态,经700℃,3h大气处理可显著提高涂层的晶化程度,当涂层成分为50wt%HA/50wt%β-TCP时其细胞相容性最好。结论在钛合金基体上制备HA/β-TCP生物涂层,通过HA与β-TCP的复合来控制材料的降解速度,使它的降解速度与周围骨组织的生长速度相匹配,使植入体具有良好的生物降解性、生物活性和力学性能。     

HA/β-TCP支架材料的研究进展

随着骨修复材料需求的增多,HA/β-TCP复合支架作为一种兼具良好的生物相容性、生物降解性、骨传导性以及骨诱导性的生物材料受到了人们的广泛关注。本文关注于web of science上的相关文献,主要论述以下几个方面内容:HA/β-TCP组成比例对复合支架的性能影响;HA/β-TCP复合支架与其他主流材料的复合;新制作工艺的出现与结构改进。在技术推进和研究深入的背景下,对作为骨修复工程中较为理想的生物材料HA/β-TCP复合支架的发展现状进行介绍。     

人骨髓间充质干细胞结合多孔β-TCP构建生物相容性人工骨

研究人骨髓间充质干细胞(HBMSCs)结合多孔β磷酸三钙(β-TCP)的生物相容性与体内成骨作用. 密度梯度离心结合差异贴壁法分离HBMSCs,常规扩增传代,相差显微镜形态学观察和流式细胞仪检测细胞表面标记CD13、CD29、HLA-2、CD34、CD45和HLA-DR;分别在成骨、成软骨和成脂肪细胞培养基中定向诱导分化,验证其多向分化能力.将HBMSCs在低压下载入多孔β-TCP立方块,形成MSCs/β-TCP复合物,电镜观察材料内部与细胞结合情况.继续成骨诱导培养2周后植入裸鼠背部皮下,于植入4周和8周后取出复合物做组织学检查.设非成骨诱导培养复合物为对照. 原代和传代细胞呈梭形外观,生长增殖能力良好;流式细胞仪检测间充质细胞来源表面标记物CD13、CD29,HLA-2阳性,造血细胞来源表面标记物CD34、CD45 和HLA-DR阴性;能成功高效定向分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞;细胞在β-TCP材料表面贴附、增殖良好;MSCs/β-TCP复合物植入皮下4周后即有少量新骨生成,至8周时更明显;对照组新骨生成量较少.本方法快速、高效分离扩增HBMSCs;HRMSCs与多孔可降解β-TCP材料生物相容性良好;二者结合能显著提高体内新骨生成,提示其可用于临床作为骨移植替代物,可提高骨移植修复骨缺损的疗效.     

不同配比壳聚糖/聚磷酸钙复合支架应用于半月板的生物相容性研究

目的评价对比不同配比壳聚糖/聚磷酸钙复合支架的体外生物相容性,观察半月板纤维软骨细胞在不同配比支架材料上的生长情况,选出最佳配比CS/CPP生物材料用于半月板的治疗。方法利用ADA将CS与CPP混合液交联,制备不同配比的CS/CPP复合支架材料。采用扫描电镜检测半月板细胞在支架材料上的生长情况。采用MTT法检测不同配比CS/CPP支架材料浸提液的毒性,通过细胞接种的方法评价支架材料的生物相容性。结果扫描电镜下,CS/CPP复合支架材料均呈三维多孔结构;细胞在支架材料上粘性良好,分布均匀,生长良好,其中配比为3∶7CS/CPP复合支架材料上细胞粘性最好,黏附细胞数量最多。不同配比CS/CPP复合支架材料不同浓度浸提液的毒性均不高于1级,全部合格,配比为3∶7CS/CPP复合支架材料浸提液细胞相对增殖高、毒性小,细胞相容性最好,与其它配比相比,差异有统计学意义(0.05)。结论不同配比壳聚糖/聚磷酸钙均具有良好的细胞相容性,其中配比为3∶7CS/CPP复合支架材料生物相容性最好,有望成为组织工程半月板的支架载体。     

天冬氨酸修饰纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合物制备软骨组织工程支架及其生物性能研究

目的:通过天冬氨酸修饰的纳米羟基磷灰石（Asp-nHA）和左旋聚乳酸（PLLA）复合,制备软骨组织工程支架,并进行体外实验研究,探索其作为软骨组织工程支架的可行性。 方法:以碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酰亚胺偶联法制备Asp-nHA,并与PLLA复合,获得新型Asp-nHA/PLLA纳米复合支架。比较成骨细胞在该新型材料表面的粘附、生长和增殖的情况。 结果:加入nHA后,Asp-nHA/PLLA复合材料可显著增强细胞的粘附、生长、增殖;Asp-nHA/PLLA的生物学性能明显优于PLLA及HA/PLLA,且Asp-nHA/PLLA具有最强的体外诱导成骨细胞分化能力。 结论:Asp-nHA/PLLA制备简单,具有良好的生物相容性和成骨活性,是一种性能良好的骨组织工程支架材料。     

磁性纳米多孔复合支架材料的细胞相容性研究

目的研究磁性纳米多孔复合(n-HA/PLLA/Fe2O3)材料的细胞相容性,探讨细胞在材料表面黏附、增殖、表达等生物学行为,为其医学应用提供实验依据。方法将大鼠成骨细胞与磁性纳米多孔复合材料共培养,采用CCK-8法检测细胞增殖、扫描电镜观察细胞在材料上的黏附、RT-PCR检测I型胶原和骨钙素基因的表达。结果 CCK-8检测显示实验组磁性纳米多孔复合材料上细胞的增殖与空白对照组没有差异性(0.05);扫描电镜观察到细胞在磁性纳米多孔复合材料的表面和孔隙内大量黏附、增殖和生长,随着共培养时间的增加,材料表面的细胞数量明显增多;RT-PCR显示随着共培养时间的增加,I型胶原基因的表达增强(0.05),骨钙素的表达无明显差异(0.05)。结论磁性纳米多孔复合支架材料适于成骨细胞的黏附、生长和分化,具有良好的细胞相容性。     

多孔HA/PU复合支架材料生物相容性的评估

进行了三维多孔立体结构的纳米羟基磷灰石/聚氨酯(HA/PU)复合支架材料体外细胞培养和体内肌肉埋植实验研究,评估材料的生物相容性。实验选用SD大鼠的骨髓基质干细胞(BMSCs)和健康的SD雌性大鼠,进行细胞相容性、形态学观察和组织学切片分析。HA/PU支架材料的多孔性为细胞的生长提供了良好的微环境,细胞在内部贴壁爬行、增殖并分化,细胞毒性为零级,材料与周围组织有良好的结合,降解的空间有结缔组织纤维长入。实验表明,HA/PU复合支架材料具有良好的细胞亲和性和组织学相容性,可作为一类新型组织工程支架材料。     

聚-L-乳酸/β-磷酸三钙复合物生物可吸收骨折内固定棒的体内降解和组织相容性

将β-磷酸三钙(β-TCP)与聚-L-乳酸(PLLA)复合得到PLLA/β-TCP复合材料,用注射成型方法制备出可吸收骨折内固定棒,然后通过分子量、质量变化、扫描电镜观察、弯曲强度变化和组织学方法等研究可吸收骨折内固定棒的体内降解过程。结果表明,降解初期聚乳酸的分子量有大幅度下降,重量损失滞后。随着降解的进行,可吸收棒表面逐渐粗糙,内部逐渐出现微孔和小“沟壑”,弯曲强度从初始的151MPa下降至12周的106MPa。组织学分析显示,PLLA/β-TCP复合材料具有良好的组织相容性。     

含纳米银颗粒的β-磷酸三钙复合支架的抗菌性和促成骨性的研究

目的研究一种含5%(质量分数)纳米单质银颗粒的-磷酸三钙复合支架(β-TCP-Ag)的细胞毒性及在家兔体内的抗菌性和促成骨性能,从而为临床治疗骨髓炎合并大面积骨缺损提供新的思路。方法体外:以100%-磷酸三钙支架(β-TCP)作为对照组,在体外用Cell Counting Kit-8(CCK-8)试剂检测支架浸提液对大鼠骨髓间充质干细胞(r BMSCs)的细胞毒性;体内:选取新西兰大白兔28只,以β-TCP为对照,一期在4周内建立兔股骨骨髓炎模型,再二期植入支架后分别饲养4周和12周,然后取支架植入区域骨组织,用平板涂布法检测金黄色葡萄球菌菌落的相对个数;用显微电子计算机断层扫描(Micro-CT)观察支架植入区域骨组织长入情况。结果CCK-8检测显示各组间细胞相对活性未见明显差异,表明β-TCP-Ag在体外未见有明显细胞毒性;细菌平板涂布法显示植入β-TCP-Ag组材料周围骨组织培养金黄色葡萄球菌菌落数远小于β-TCP组;Micro-CT分析表明β-TCP-Ag组骨缺损区域骨量明显高于β-TCP组。结论含5%纳米银颗粒的-磷酸三钙复合支架具有良好的生物相容性和抗菌能力,在体内杀灭细菌后有利于骨缺损的愈合,是一种良好的抗菌和骨缺损植入物材料。在改进骨感染合并骨缺损的治疗中具有重要的潜能。     

3D打印β-TCP/HA/PLA骨移植支架材料的研究

目的 制备个性化的3D打印骨移植支架修复材料,以满足骨缺损患者的需求.方法 运用计算机软件CAD设计出三维木堆结构的模型图,通过三维气浮运动平台,使用3D打印方法模拟出三维木堆结构的复合β-磷酸三钙(β-TCP)、羟基磷灰石(HA)和聚乳酸(PLA)材料的支架.再对支架材料进行抽真空热处理,X射线能谱仪检测其氯仿残留量,扫描电镜观察支架材料的表面形貌,最后用噻唑蓝(MTT)法检测支架材料对人SV40转染成骨细胞hFOB1.19的毒性.结果 当打印浆料的挤出气压在137.9～413.7kPa内,可打印出β-TCP/HA/PLA三维骨移植支架材料.成型后的三维骨移植支架材料经90℃保温抽真空处理及150℃热处理后能消除其中的氯仿;材料表面粗糙,拥有表面细孔和内部连通的微孔;其同hFOB1.19细胞共培养7d,细胞毒性等级为0级.结论 本研究制备的3D打印β-TCP/HA/PLA骨移植支架材料表面粗糙而具有通孔,利于成骨细胞的培养,且骨诱导作用明显,体现出3D打印在制备骨移植多孔材料上拥有很大的优势和发展前景.     

大鼠成骨细胞与壳聚糖/羟基磷灰石复合支架降解产物的生物相容性

背景：人们对壳聚糖/羟基磷灰石复合多孔生物支架在体内的降解过程并非十分清楚,而且有关其降解产物对成骨细胞的影响研究也较少。 目的：分析大鼠成骨细胞与壳聚糖/羟基磷灰石复合多孔生物支架降解产物的生物相容性。 方法：将培养的第2代大鼠成骨细胞分别在壳聚糖/羟基磷灰石复合支架降解产物浸提液和含体积分数10%胎牛血清的DMEM培养液中培养,培养第2,4,6,8,10天分别对两组细胞做MTT细胞计数,采用联合会推荐法测定细胞碱性磷酸酶活性,采用BCA蛋白定量法测定总蛋白。 结果与结论：在壳聚糖/羟基磷灰石复合多孔生物支架降解产物浸提液中培养的大鼠成骨细胞增殖速度、细胞碱性磷酸酶活性、细胞总蛋白合成及碱性磷酸酶与总蛋白的比值明显高于在体积分数为10%胎牛血清DMEM培养液中培养的细胞(P < 0.05)。表明壳聚糖/羟基磷灰石复合多孔生物支架的降解产物不仅可促进大鼠成骨细胞的黏附、生长和增殖,还可增强其骨化功能,具有较好的生物相容性。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;组织工程全文链接：     

可用于保乳手术瘤床标记物的生物可降解材料的筛选研究

筛选可用于保乳手术瘤床标记物的生物可降解材料。基于文献检索和初选现有材料,选定5种生物可降解材料:PGA、PLLA、Mg1、Mg2、PLA/β-TCP,对这5种材料进行CT及MR图像扫描,评估其成像情况,然后对符合成像要求的材料进行体外降解测试,观察外观、质量及粘度变化。图像扫描测试表明:1)两种镁合金材料(Mg1和Mg2)在CT图像上出现放射状伪影;2)两种高分子材料(PGA和PLLA)及复合材料PLA/β-TCP在CT及MR图像上均没有明显伪影,且能与周围背景明显区分;3)就成像区分度而言,由于密度提高,复合材料PLA/β-TCP在CT图像上和周围背景的对比较PLLA明显提高。体外降解测试表明:1)PGA样品外观上至第8周时完全变成粉末状,粘度变化方面至12周时基本降解为小分子,而质量则至30周时基本降解完全;2)PLA/β-TCP样品至第40周时质量损失率约为10%,且外观无明显变化;3)PLLA样品至第40周时外观无明显变化,且由于亲水性不足降解非常缓慢,在48周的研究周期内粘度变化较小,质量基本不变化;4)进一步观察降解情况,在观察至9个月后,PLLA降解依旧非常缓慢,而PLA/β-TCP已进入加速降解阶段。本研究结合图像扫描及体外降解测试,综合考虑成像区分度和降解周期,最终确定PLA/β-TCP为最佳的生物可降解材料。     

3D打印β-TCP多孔复合支架的力学和生物学特性

目的研究3D打印β磷酸三钙[β-Ca_3(PO_4)_2,β-TCP]多孔复合支架的力学和生物学特性,为进一步动物实验中复合支架的设计提供指导。方法用新型可降解材料聚柠檬酸-1,8-辛二醇酯[poly(1,8-octanediol citrate),POC]为粘合剂,采用熔融成型(fused deposition modeling,FDM)技术实现β-TCP支架的3D打印,并用多肽甘氨酸-精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-丝氨酸(Gly-Arg-Gly-Asp-Ser,GRGDS)对复合支架修饰,以改善复合支架的细胞黏附性。使用光学显微镜和扫描电镜观察复合支架的微观孔隙结构,使用材料试验机对复合支架进行压缩测试,并测量支架的水表面接触角;通过体外细胞实验检测支架的细胞黏附率和促细胞增殖能力;利用支架修复SD大鼠颅骨缺损模型,进一步研究其体内成骨能力。结果多肽在复合支架上均匀分布且不失活;复合多肽后支架的微观孔隙结构发生改变,细胞黏附率提高,但支架压缩模量、水表面接触角和体内成骨能力等特性未受明显影响。结论多肽修饰后的β-TCP多孔复合支架细胞黏附能力明显改善,而力学、亲水性和体内成骨能力等未受明显影响。研究结果为临床骨缺损修复支架的构建提供新思路,也为该支架技术的进一步临床应用提供实验室依据。     

经表面修饰的-TCP对BMSCs细胞增殖及分化作用的研究

目的研究三种材料,材料一：β-磷酸三钙支架（β—TCP）;材料二：明胶／1氐结晶度羟基磷灰石涂层-磷酸三钙支架（gel／lc—HA．β-TCP）;材料三：明胶／高结晶度羟基磷灰石涂层-β-磷酸三钙（gel／he-HA-β-TCP）。三种材料的细胞毒性及兔骨髓基质细胞（BMSCs）与材料共培养增殖的情况。方法取兔股骨骨髓腔细胞,进行贴壁培养BMSCs。在成骨诱导液中诱导BMSCs。将诱导后的BMSCs与三种支架材料在培养板内共培养1、3、5、7、9d。采用形态学观察、MTT法及ALP检测试剂盒等方法检测材料的BMSCs细胞毒性及BMSCs细胞在材料表面的增殖和分化能力。结果光镜及电镜下观察各组无显著差异。细胞毒性在0-1级。与细胞共培养,β-TCP组在第7．9天与阴性对照组差异有统计学意义。ALP检测,β-TCP组在第7、9天与阴性对照组差异有统计学意义（P〈0．05）,gel／lc—HA-β-TCP在第9天与阴性对照组差异有统计学意义（p〈0．05）。结论新型明胶／高结晶度羟基磷灰石涂层-β-磷酸三钙支架和明胶／低结晶度羟基磷灰石涂层-β-磷酸三钙支架与BMSCs生物相容性好,适合作为支架材料负载BMSCs构建组织工程骨。     

聚乳酸/壳聚糖多孔支架材料的生物学性能评价

通过过敏试验、热原试验和细胞培养与毒性试验，对聚乳酸(PLA)／壳聚糖多孔支架材料进行了生物学评价。结果显示，聚乳酸／壳聚糖复合三维多孔材料均呈阴性，符合ISO 10993-1标准，细胞能在材料表面更好的贴附和生长。所以，本材料具有良好的生物相容性，可以用作细胞支架材料植入体内。     

新型壳聚糖基仿生支架材料生物相容性的评价

目的: 评价新型壳聚糖基仿生支架材料的生物相容性.方法: 采用仿生学方法,将壳聚糖、明胶、果胶按一定比例制成新型壳聚糖基仿生支架材料.体外培养骨髓间充质干细胞(MSCs)并与支架材料复合培养,通过倒置相差显微镜、H-E染色、扫描电镜、四甲基偶氮唑盐(MTT)法检测细胞的生物相容性.结果: 新型壳聚糖基仿生支架材料呈半透明薄膜状.MSCs接种在支架材料上,倒置相差显微镜观察到细胞在材料上贴附、生长良好、增殖旺盛;H-E染色显示细胞胞质丰富,核卵圆形,可见1～2个清晰的核仁;扫描电镜可见细胞伸出多个伪足样突起,互相连接,并分泌大量细胞外基质;MTT法检测细胞活性显示仿生材料组吸光度值与对照组比较差异无统计学意义.结论: 新型壳聚糖基仿生支架材料蕴涵丰富的生物信息,细胞毒性小,生物相容性好,是一种很好的组织工程支架材料.     

原位生长纳米羟基磷灰石晶须增强β-磷酸三钙多孔支架的生物安全性

背景：通过纳米羟基磷灰石原位生长明显提高了磷酸钙支架的强度与韧性。 目的：体外评价纳米羟基磷灰石晶须/β-磷酸三钙(nHAW/β-TCP)作为人工骨支架材料的生物相容性。 方法：急性全身毒性试验：30只小白鼠随机分为静脉实验组,腹腔实验组和对照组,分别注射浸提液及生理盐水,24,48,72 h观察动物的一般状态。溶血试验：材料浸提液与稀释人鲜血混合观察红细胞溶解情况,545 nm下检测A值计算溶血率;致敏试验：16只豚鼠随机分为实验组、阴性对照组和阳性对照组,每只豚鼠脊柱两侧皮内注射等体积nHAW/β-TCP支架材料浸提液、生理盐水及二硝基氟苯。于注射后即刻和24,48,72 h观察局部皮肤反应。细胞毒性试验：材料浸提液培养细胞进行细胞形态大体观察,采用CCK-8法观察细胞活性。 结果与结论：急性全身毒性试验：人工骨浸提液静脉及腹腔注射后不引起小鼠呼吸、进食改变或死亡,体质量稳定。溶血试验：nHAW/β-TCP的溶血率小于ISO规定的5%,可认为这种材料无溶血作用。致敏试验：豚鼠皮内注射后未出现过敏反应。细胞毒性试验：CCK-8细胞毒性试验显示不同浓度人工骨浸提液的细胞毒性为0级。提示nHAW/β-TCP复合支架不引起全身毒性反应、溶血反应和过敏反应,且无细胞毒性,生物相容性良好,符合组织工程人工骨支架材料的应用要求。