三种去抗原异种松质骨材料生物相容性的比较**

背景：经过一系列理化处理去抗原后的异种骨支架材料,其形态与结构类似于人体骨组织。目的：检测3种不同方法制备去抗原异种骨支架材料的生物相容性。方法：将经过物理、化学及物理联合化学方法制备的去抗原异种骨支架与羟基磷灰石生物陶瓷4组材料分别植入裸鼠背部皮下组织,术后4,8,12周行组织学观察。以经过物理、化学及物理联合化学方法制备的去抗原异种骨支架材料浸提液分别培养羊骨髓间充质干细胞7 d,观察细胞黏附、生长、增殖及基质分泌情况。结果与结论：术后4周时,4组材料周围均有较强的炎症反应;术后12周时,物理及物理联合化学制备的去抗原异种骨支架和羟基磷灰石生物陶瓷材料孔隙内及周围组织炎症反应基本消失,极少量炎症细胞存在,材料降解较术后8周时多。化学制备的去抗原异种骨支架材料孔隙内及周围组织炎症反应仍存在;表明物理及物理联合化学制备的去抗原异种骨支架具有良好的组织相容性。羟基磷灰石生物陶瓷和物理联合化学法制备的去抗原异种骨支架材料周围有少量成骨细胞规则排列,并可见少量成骨,表明有异位成骨的趋势。经过物理或物理联合化学方法去除抗原的异种骨支架材料具有良好的细胞相容性;单纯经过化学方法处理的异种骨材料细胞相容性较差,不符合生物材料安全性标准。     

生物衍生骨支架材料制备及在体内的组织相容性

背景:理想的支架材料必须对机体无毒性,无免疫排斥反应,并能适时地降解,具有良好的生物相容性,生物衍生骨支架材料能否长期存留体内并发挥功能值得研究.目的:观察生物衍生骨支架材料植入鼠体内后机体局部组织生物相容性及对免疫功能的影响.设计:随机对照动物实验.单位:吉林大学基础医学院病理生物学教育部重点实验室.材料:实验于2006-03/2006-07在吉林大学基础医学院病理生物学教育部重点实验室完成,选用18只雄性BALB/C小鼠,体质量(202)g,雌雄各半;1只昆明小鼠,体质量20 g;1只雌性家兔,体质量2.5 kg,以上实验动物均由吉林大学基础医院实验动物部提供,实验过程中对动物的处置符合动物伦理学标准.猪松质骨(髂骨)为市售.实验用IMDM 培养基为美国Hycolone公司产品,FBS购自美国GIBCO公司,四甲基偶氮唑盐及ConA均为美国Sigma公司产品.方法:采用猪髂骨制备生物衍生骨支架材料.①采用随机抽签法将BALB/C小鼠分成支架材料植入组、异种骨植入组及对照组,每组6只.支架植入组将支架植入到BALB/C小鼠的下肢肌肉内,异种骨植入组将昆明鼠骨植入到BALB/C小鼠下肢肌肉内,对照组仅将局部肌肉损伤.②术后21 d取材料植入部位及周围组织,大体及苏木精-伊红染色法进行观察材料与组织相容性;采用刀豆蛋白A诱导各组脾淋巴细胞转化,酶联免疫检测仪在λ570 nm波段检测并记录淋巴细胞刺激指数.以补体依赖性细胞毒实验评估各组小鼠免疫功能,即采用酶联免疫检测仪在λ570 nm波段检测并记录各组吸光度值,计算细胞杀伤率.主要检测指标:①植入物周围组织相容性.②刀豆蛋白A诱导后淋巴细胞刺激指数.③补体依赖性细胞毒实验各组细胞杀伤率.结果:18只BALB/C小鼠均进入结果分析.①植入物周围组织相容性:支架材料植入组植入21 d后,支架材料组肉眼可见,埋植物周围软组织均无明显充血、变性、坏死、化脓及积液等表现,大量纤维结缔组织长入材料的孔隙之中,包裹并形成纤维囊.苏木精-伊红染色结果显示埋植物周围未见大量中性粒细胞及多核巨细胞等炎细胞浸润.材料周围有大量纤维结缔组织增生,材料被纤维囊包裹.同时有部分材料已经开始降解,材料降解后的空间有纤维结缔组织增生.异种骨组肉眼见肌肉剖面有坏死组织,苏木精-伊红染色结果显示埋植物周围有大量的中性粒细胞和巨噬细胞浸润,并可见坏死组织.②淋巴细胞刺激指数:异种骨植入组淋巴细胞刺激指数高于对照组,差异有显著性意义(P ＜ 0.05),支架材料组与对照组之间差异无统计学意义(P ＞ 0.05).③细胞杀伤率: 异种骨植入组的细胞杀伤率明显高于对照组,差异有显著性意义(P ＜ 0.05),支架材料组的细胞杀伤率与对照组差异无统计学意义(P ＞ 0.05).结论:本实验获得的生物衍生骨支架材料引起的免疫反应较弱,无明显细胞毒性,不产生明显的炎症反应,具有良好的生物相容性和生物安全性.     

猪松质骨支架/骨髓基质干细胞复合体兔体内成骨

目的:生物衍生骨具有天然骨组织的三维立体孔隙.网架结构,有利于种子细胞的黏附、增殖.观察猪松质骨支架/骨髓基质干细胞复合体在兔体内成骨及支架的降解.方法:实验于2005-03/2006-12在中南大学湘雅医院中心实验室完成.选择健康家兔16只,3月龄左右,其中1只提供骨髓,另15只作组织工程骨植入,分4,8,12周3个时间点,每个时间点5只.采用Ficoll密度梯度离心法得到兔骨髓基质干细胞并诱导培养:采用物理化学方法对猪松质骨进行处理得到猪松质骨支架,与经诱导培养的骨髓基质干细胞体外复合培养后植入机体内,同时植入单纯猪松质骨支架做自身对照.结果:纳入动物15只,均进入结果分析.采用X射线、苏木精-伊红染色、Masson三色染色及图像分析观察猪松质骨支架屑髓基质干细胞复合体在兔体内成骨及支架的降解.①X射线观察:猪松质骨支架/骨髓基质干细胞复合体移植术后4周移植区周围可见少量散在分布的中密度影,8,12周时中高密度影逐渐向中心区增大.单纯猪松质骨支架移植术后各时间点移植区内均呈低密度影.②组织学观察:猪松质骨支架屑髓基质干细胞复合体植入后4周开始有新骨生成,支架开始降解;8周时新骨的形成及支架的降解都明显增加;12周时新骨继续增加,逐渐向成熟骨组织转变,可见少量哈佛系统,但骨小梁尚不典型,毛细血管增生明显,少量支架残留,未见炎症细胞.单纯猪松质骨支架植入后各时间点无新骨形成.③图像分析表明:猪松质骨支架/骨髓基质干细胞复合体植入后新骨组织随时间延长而增加,而材料组织随时间延长而减少,但新生骨组织增加与支架材料组织减少无明显直线相关(P＞0.05).结论:猪松质骨支架与骨髓基质干细胞复合移植后新骨逐渐形成,支架逐渐降解,是一种较理想的骨组织工程支架材料.     

煅烧骨的安全性

背景：经高温处理的煅烧骨具有类似自然骨的连续微孔结构,良好的生物相容性和降解性. 目的：观察牛煅烧骨的生物相容性、细胞相容性及毒性. 方法：①细胞相容性实验：将牛煅烧骨与第3代已诱导的Wistar大鼠骨髓间充质干细胞复合培养.②溶血实验：将煅烧骨浸提液、生理盐水与双蒸水加入兔血中.③凝血实验：将煅烧骨加入兔血浆中.④急性毒性实验：在昆明种小鼠尾静脉分别注射煅烧骨浸提液、生理盐水.⑤微核实验：在小鼠腹腔分别注射煅烧骨浸提液、生理盐水与环磷酰胺.⑥局部刺激性实验：将煅烧骨浸提液、生理盐水分别注射于兔两侧脊柱皮下.⑦热源检测实验：在兔耳静脉注射煅烧骨浸提液.⑧皮下植入实验：将煅烧骨材料植入Wistar大鼠背部皮下. 结果与结论：煅烧骨材料无细胞毒性,具有良好的细胞及血液相容性;对皮肤、肌肉无刺激作用;对心、肝、肾重要器官无毒性作用;皮下植入后对周围组织无刺激作用,能够部分降解吸收并被机体组织替代;无致热作用,对凝血功能无影响,对小鼠骨髓细胞无抑制及毒性作用.     

异种生物衍生骨支架材料的制备及性能

背景：异种骨来源丰富,价格低廉,处理相对简单容易,处理后骨支架保留原有骨的微结构,具有良好的促成骨、骨传导及骨诱导活性。目的：检测自制生物衍生骨支架材料的理化性质及体外细胞相容性。方法：通过脱蛋白、脱脂、脱钙,深低温冻存制备猪源性松质骨支架材料。组织学检测松质骨处理前后的变化,扫描电镜观察材料结构及计算孔隙直径,采用液体置换法检测支架材料的孔隙率,体外降解速度,能谱分析及体外复合兔骨髓间充质干细胞的细胞相容性。结果与结论：处理后的松质骨支架材料具有三维多孔结构,孔隙直径150.8-306.7μm,孔隙率84.5%-89.7%。材料在前6周降解速度稍慢,6周后材料降解率曲线基本呈线性且降解速度明显加快,10周时材料接近完全降解,降解率达92.8%。松质骨支架材料孔隙大小适合骨髓间充质干细胞的黏附和增殖。表明生物衍生骨支架材料性能良好,细胞相容性良好,适用于构建组织工程骨。     

冻干去抗原羊松质骨支架的生物相容性评价

背景：异种骨具有与人类骨类似的天然多孔结构,在治疗骨缺损时可引导骨组织再生,但植入过程中也会引起不同程度的免疫反应。目的：采用冻干法制备去抗原羊脊椎松质骨支架材料,并评价其生物相容性。方法：取羊脊椎松质骨,制备两组去抗原异种骨支架,化学组经H2O2、甲醇/氯仿混合液等化学试剂处理;冻干组将经化学处理的羊松质骨在-80℃冰箱中低温冷冻4周,真空干燥,60结果与结论：冻干组支架无细胞毒性、急性毒性及热源反应,皮内刺激实验阴性;化学组支架有细胞毒性及轻微急性毒性反应,有致热源作用及轻度皮肤刺激性。结果表明经过化学处理羊脊椎松质骨支架的生物相容性相对较差,而化学处理配合低温冷冻、真空干燥及Co照射消毒。①细胞毒性实验：分别采用化学组材料浸提液、冻干组材料浸提液与DMEM/F12培养基培养羊骨髓间充质干细胞。②热源实验、急性毒性实验：从兔耳缘静脉分别注射化学组材料浸提液、冻干组材料浸提液与生理盐水。③皮内刺激实验：分别在兔脊柱背部皮下注射化学组材料浸提液、冻干组材料浸提液、生理盐水及乙醇。60 Co照射的羊脊椎松质骨生物相容性较好,基本能达到骨组织工程支架材料的要求。     

氨基酸聚合物复合硫酸钙材料的体内生物相容性

背景:氨基酸聚合物是一种新型的生物工程材料,具有多种优点,临床应用前景广阔.但现阶段针对此种新型材料的体内试验研究数据仍十分有限.目的:采用动物体内实验的方法,评价新型生物工程材料氨基酸聚合物复合硫酸钙的体内相容性.方法:将多元氨基酸聚合物与硫酸钙进行复合制备成多孔复合材料及其浸提液,进行以下实验:①全身急性毒性实验,10只SD大鼠分为两组,腹腔注射材料浸提液或生理盐水,观察记录1周内大鼠的活动及生长情况.②慢性毒性实验,材料植入新西兰兔背部肌肉,观察术后1,4,8周肝肾功能变化.③皮内刺激实验,5只新西兰大白兔背部皮内注射材料浸提液,观察注射部位红斑、水肿出现情况.④肌肉植入实验,材料植入新西兰兔背部肌肉,术后1,2,4,6,8周取材,观察材料与周围组织反应情况.结果与结论:①急性毒性实验显示大鼠注射材料浸提液后活动正常,两组大鼠体质量均呈上升趋势,且体质量增加率比较差异无显著性意义(P＞o.05).②新西兰兔背部肌肉材料植入后未见明显肝肾功能损害.③皮内刺激实验显示新西兰兔背部浸提液注射部位未出现红斑、水肿等刺激反应情况.④新西兰兔肌肉植入实验显示材料周围炎症反应轻微,包膜逐渐吸收,未见排斥反应.植入材料周边肌细胞的细胞色素氧化酶和乳酸脱氢酶等酶活性在各时间点均无明显减弱.结果提示新型材料氨基酸聚合物复合硫酸钙具有良好的体内安全性和相容性,在体内能够很好的降解、吸收,可望用作骨修复材料.     

注射型可吸收聚氨基酸/硫酸钙复合材料动物体内的安全及组织相容性

背景：临床上应用的聚甲基丙烯酸甲酯和磷酸钙骨水泥可注射型骨修复材料在体内不能完全降解、吸收,且成骨能力较差。目的：评估新注射型聚氨基酸/硫酸钙复合材料在动物体内的安全性及组织相容性。方法：将注射型聚氨基酸/硫酸钙复合材料植入新西兰兔背部肌肉内,将其浸提液分别注射至昆明小鼠体内与新西兰兔背部皮内。结果与结论：注射材料浸提液后,小鼠一般情况良好,体质量均呈上升趋势,腹腔各脏器无明显水肿、粘连、坏死等;兔背部浸提液注射部位未出现红斑、水肿等皮内刺激反应。聚氨基酸/硫酸钙复合材料植入兔背部肌肉早期材料周围炎症反应明显,后逐渐减弱,包膜样结构逐渐被吸收,未见明显排斥反应;材料周围肌肉细胞色素氧化酶和乳酸脱氢酶等氧化相关酶活性无明显减弱。提示新型可注射复合材料在动物体内具有良好的安全性和组织相容性。     

骨髓基质干细胞复合煅烧骨的皮下成骨

背景：研究证明骨髓基质干细胞与煅烧骨支架材料结合后可形成组织工程化骨,但在动物体内的生物相容性及皮下诱导成骨的能力国内报道较少. 目的：观察骨髓基质细胞复合异种煅烧骨植入BALB/c裸鼠背部皮下的成骨性能及煅烧骨材料作为组织工程骨支架材料的可行性. 方法：选用经脱脂及脱蛋白处理后高温煅烧形成的骨支架材料与梯度密度离心法分离培养至第3代的羊骨髓基质干细胞构建细胞-煅烧骨复合物植入 BALB/c 裸鼠背部皮下,选同期对侧背部皮下植入单纯煅烧骨为对照组. 结果与结论：煅烧后的松质骨块为白垩色,表面呈蜂窝状多孔结构,保留了天然松质骨的多孔状空间结构.骨小梁结构完整,孔隙相互连通.骨髓基质干细胞接种到煅烧骨后24 h可见大量细胞黏附于支架上,7 d后细胞分泌大量细胞外基质,细胞与基质分界不清,细胞能在材料上良好地黏附、增殖与生长,细胞活性未受到支架材料的影响.植入4周后,两组均可见煅烧骨边缘出现少量残片,细胞-煅烧骨复合物组煅烧骨孔隙周边可发现骨细胞,对照组煅烧骨表面可见纤维结缔组织包绕.植入后8周,两组均可见到煅烧骨部分降解为片状类骨质,周围有成纤维细胞包绕,排列紧密,形态多样,细胞-煅烧骨复合物组煅烧骨孔隙内可见煅烧骨表面有排列成行的成骨细胞,孔隙间有散在淋巴细胞浸润.对照组标本可见孔隙内有大量结缔组织长入,未见明显成骨迹象.结果说明,经高温煅烧后的松质骨材料,具有良好的生物相容性和生物安全性,可作为骨髓基质干细胞的良好载体,复合后植入体内能够诱导新生骨组织形成,可作为骨缺损组织工程修复的支架材料.     

新型可注射可降解磷酸钙骨水泥的生物相容性*☆

背景:体外实验已证实新型磷酸钙骨水泥有良好的可注射性、力学性能、抗溃散性及体外降解性能.目的:验证新型可注射、可降解磷酸钙骨水泥的生物相容性.方法:①急性毒性实验:分别向昆明小鼠尾静脉可注射新型磷酸钙骨水泥浸提液与生理盐水.②热源实验:在新西兰兔耳缘静脉注射新型磷酸钙骨水泥浸提液.③溶血实验:在兔抗凝血分别加入新型磷酸钙骨水泥浸提液、生理盐水及双蒸水.④迟发型超敏反应实验:在豚鼠肩胛骨内侧部位分别注射可注射新型磷酸钙骨水泥浸提液与生理盐水,并进行敷贴激发实验.⑤体外细胞毒性实验:在L929系小鼠成纤维细胞株培养液中分别加入可注射新型磷酸钙骨水泥浸提液、聚乙烯浸提液及苯酚溶液.⑥微核实验:分别在昆明小鼠腹腔注射可注射新型磷酸钙骨水泥浸提液、生理盐水与环磷酰胺.⑦肌肉植入实验:将新型磷酸钙骨水泥植入新西兰兔脊柱两侧肌肉内.结果与结论:新型可注射磷酸钙骨水泥无毒,无刺激性及致敏性,无热源反应,具有良好的血液相容性,植入动物肌肉后为非组织刺激物,具有良好的生物相容性,因而具有较好的生物安全性.