纳米羟基磷灰石/聚己内酯复合大鼠骨髓间充质干细胞的生物相容性

背景:纳米羟基磷灰石/聚己内酯是一种具有优良生物相容性和生物活性的典型生物复合材料.目的:分析纳米羟基磷灰石/聚己内酯电纺薄膜作为组织工程骨支架的可行性.方法:采用静电纺丝技术制备纳米羟基磷灰石/聚己内酯电纺薄膜,将其与第3代 SD 大鼠骨髓间充质干细胞复合培养,在地塞米松、β-磷酸甘油钠、维生素C成骨诱导剂诱导下,诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞转化.结果与结论:纳米羟基磷灰石/聚己内酯支架具有合适的微孔结构,且孔道相互贯通.①倒置显微镜观察:复合培养7 d后细胞大部分为梭形,细胞开始分裂;14 d后,细胞生长比较旺盛,数量明显增多,细胞分泌基质并黏附于支架上.②扫描电镜观察:复合培养7 d后大量细胞位于支架孔隙内生长,增殖良好,细胞大多呈梭形,双极突起,形态较佳,呈立体状生长,并分泌基质,有纤维连接蛋白生成.表明纳米羟基磷灰石/聚己内酯支架具有良好的生物相容性,是骨组织工程的良好载体.     

纳米晶羟基磷灰石/胶原骨与骨髓间充质干细胞的相容性

背景：组织工程支架材料表面的微观和亚微观结构对细胞的黏附与生长有很重要的影响。利用纳米技术和三维造孔技术制备的纳米晶羟基磷灰石，胶原骨模仿了天然骨的成分与微结构特征。目的：观察体外培养的人骨髓间充质干细胞与纳米晶羟基磷灰石，胶原骨的细胞相容性。设计、时间及地点：单一样本观察，于2005-09／2006—12在江苏大学医学技术学院完成。材料；纳米晶羟基磷灰石，胶原骨由清华大学材料科学与工程系研制。人骨髓间充质干细胞由健康成年志愿者自愿捐献，受试者对实验内容知情同意。方法：全骨髓法体外培养骨髓间充质干细胞，应用成骨诱导剂（地塞米松、维生素C、β-磷酸甘油、碱性成纤维细胞生长因子）诱导向成骨细胞表型转化。将第3代骨髓间充质干细胞与纳米晶羟基磷灰石，胶原骨复合培养14d。主要观察指标：通过碱性磷酸酶组织化学染色、Von Kossa染色鉴定诱导培养的成骨细胞的细胞学特性。通过倒置显微镜、扫描电镜观察细胞生长及其在纳米晶羟基磷灰石，胶原骨上的生长情况。结果：原代培养的骨髓细胞增殖迅速，10～12d左右即可稳定传代，传代细胞7-9d即可传代。经诱导培养的细胞碱性磷酸酶组织化学染色阳性，Von Kossa染色阳性，可见钙化的基质沉积，呈现典型的成骨细胞形态和生物学特征。构建的骨髓间充质干细胞与纳米晶羟基磷灰石／胶原骨共培养模型中，细胞可在纳米晶羟基磷灰石，胶原骨表面良好贴壁。复合培养8d，分布于支架材料上的细胞大量增殖、分泌细胞外基质。复合培养14d，大量细胞在材料表面和孔隙中生长，细胞之间广泛存在突起连接。结论：纳米晶羟基磷灰石肢原骨适合种子细胞的贴附、生长和增殖，细胞相容性良好。     

豚鼠骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石体外构建组织工程人工听骨

背景:人工合成的纳米羟基磷灰石具有良好的生物活性和相容性,植入体内后能在短时间内与体内的软硬组织形成紧密结合,因此成为广泛应用的骨组织工程材料.目的:观察豚鼠骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷材料体外复合培养的结合程度,并分析其构建组织工程人工听骨的可行性.方法:采用细胞差速贴壁法分离培养豚鼠骨髓间充质干细胞,使用流式细胞仪检测CD29、CD45、CD44进行间充质干细胞表面标记物鉴定,并检测其骨细胞分化能力.将骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷共培养1,3,5,7,10 d,电镜观察骨髓间充质干细胞与此种支架材料的复合情况.结果与结论:培养3 d后,可见大量骨髓间充质干细胞贴附在材料表层,并且形态稳定,生长旺盛,增殖力强,具有极佳的延伸性;培养5 d后可见材料表面已全部覆盖骨髓间充质干细胞,细胞结合紧密,细胞表面可见大量分泌颗粒,胞体明显增大,边缘完整,呈纤维样伸长;7 d后细胞逐渐从材料表面脱落,仍附在材料表面的细胞出现"星形"改变,"伪足"增多;10 d后细胞呈片状脱落.说明纳米羟基磷灰石材料保持了它良好的生物相容性,利于细胞黏附、增殖,可结合大量的骨髓间充质干细胞,用于构建组织工程人工听骨.     

豚鼠骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石体外构建组织工程人工听骨

背景：人工合成的纳米羟基磷灰石具有良好的生物活性和相容性,植入体内后能在短时间内与体内的软硬组织形成紧密结合,因此成为广泛应用的骨组织工程材料。目的：观察豚鼠骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷材料体外复合培养的结合程度,并分析其构建组织工程人工听骨的可行性。方法：采用细胞差速贴壁法分离培养豚鼠骨髓间充质干细胞,使用流式细胞仪检测CD29、CD45、CD44进行间充质干细胞表面标记物鉴定,并检测其骨细胞分化能力。将骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石复合多孔陶瓷共培养1,3,5,7,10 d,电镜观察骨髓间充质干细胞与此种支架材料的复合情况。结果与结论：培养3 d后,可见大量骨髓间充质干细胞贴附在材料表层,并且形态稳定,生长旺盛,增殖力强,具有极佳的延伸性;培养5 d后可见材料表面已全部覆盖骨髓间充质干细胞,细胞结合紧密,细胞表面可见大量分泌颗粒,胞体明显增大,边缘完整,呈纤维样伸长;7 d后细胞逐渐从材料表面脱落,仍附在材料表面的细胞出现＂星形＂改变,＂伪足＂增多;10 d后细胞呈片状脱落。说明纳米羟基磷灰石材料保持了它良好的生物相容性,利于细胞黏附、增殖,可结合大量的骨髓间充质干细胞,用于构建组织工程人工听骨。     

骨修复用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66的体内外生物相容性(英文)

背景:采用基于纳米羟基磷灰石溶胶新方法制备纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料,该材料提高了纳米羟基磷灰石在聚酰胺66基体中的均匀分布和二者的有效键合,进而有利于改善材料的生物性能,有望成为新型骨修复材料.目的:评价纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料体内外生物相容性.方法:①将原代培养的成骨细胞与纳米羟基磷灰石/聚酰胺66及聚酰胺66材料复合培养,使用倒置相差显微镜和场发射扫描电子显微镜观察材料周围及表面的细胞形态.②将纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料植入兔右侧胫骨,将聚酰胺66作为对照组材料植入兔左侧胫骨.在术后2,8周,取材料周围骨组织进行病理组织切片观察.结果与结论:①纳米羟基磷灰石/聚酰胺66和聚酰胺66未表现出明显的细胞毒性,纳米羟基磷灰石,聚酰胺66材料周围细胞形态好于聚酰胺66,且纳米羟基磷灰石僳酰胺66表面细胞数量多于聚酰胺66,在复合培养的第3天差异尤其显著(P<0.01).②在植入早期,与纳米羟基磷灰石僳酰胺66相接的骨组织成骨细胞活跃且该组材料周围的骨形成过程较对照组更快.结果说明纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料较聚酰胺66有更好的生物相容性.     

羟基磷灰石/胶原蛋白复合支架上骨髓间充质干细胞的增殖与分化

背景:最近胶原蛋白作为细胞体外三维立体支架材料被大量用于组织工程,但胶原蛋白支架材料机械强度低,很难承受较大外力,为此将胶原蛋白与羟基磷灰石制成复合支架材料,探索复合支架的生物相容性和生物活性.目的:验证大鼠骨髓间充质干细胞在羟基磷灰石/胶原蛋白复合支架上的增殖与分化情况.方法:贴壁法分离SD大鼠骨髓间充质干细胞,分别在平板、胶原支架、羟基磷灰石/胶原蛋白复合支架上,观察3种条件下细胞的生长状况,四甲基偶氮唑盐法检测其增殖情况.培养14,21 d后,考察细胞碱性磷酸酶活性及胶原蛋白分泌量.结果与结论:发现骨髓间充质干细胞在羟基磷灰石/胶原蛋白复合支架上铺展良好,其增殖率显著高于纯胶原蛋白支架上培养的细胞,并高于平板培养细胞.骨髓间充质干细胞在羟基磷灰石/胶原蛋白复合支架上的碱性磷酸酶活性及胶原蛋白分泌量明显高于纯胶原蛋白支架,高于平板培养.结果提示,羟基磷灰石/胶原蛋白复合材料能促进骨髓间充质干细胞的增殖和分化,并诱导骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化.     

纳米羟基磷灰石/壳聚糖/半水硫酸钙为可注射骨组织工程支架材料的可行性

背景:前期实验采用仿生学原理制备了可注射性纳米羟基磷灰石/壳聚糖/半水硫酸钙复合材料,但其与骨髓间充质干细胞的生物相容性还不十分清楚。目的:探讨纳米羟基磷灰石/壳聚糖/半水硫酸钙作为注射型骨组织工程支架材料的可行性。方法:将第3代兔骨髓间充质干细胞与可注射纳米羟基磷灰石/壳聚糖/半水硫酸钙支架复合培养,作为实验组;以单纯接种培养的骨髓间充质干细胞为对照组,倒置显微镜下观察细胞生长情况,MTT法检测细胞增殖,扫描电镜观察细胞在材料表面生长与增殖。将纳米羟基磷灰石/壳聚糖/半水硫酸钙支架埋植在家兔背部肌袋内,埋植后2,4,6,8周进行病理学观察。结果与结论:实验组细胞生长、增殖良好,与对照组无明显差异。支架埋植后2周,材料周围有中等量中性粒细胞、淋巴细胞和巨细胞浸润,可见小血管与纤维母细胞增生,材料已被炎性细胞分割、围绕散碎;埋植后4周,可见少量淋巴细胞、纤维母细胞聚集,炎症反应进一步消退,肌纤维排列、形态正常;埋植后6周,材料周围炎症反应轻微,组织水肿不明显;埋植后8周,炎症反应基本消退,材料基本降解完成,肌纤维形态基本正常。表明纳米羟基磷灰石/壳聚糖/半水硫酸钙复合物具有良好的细胞相容性和生物降解性,可作为注射型支架材料。     

仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原的制备及其细胞相容性

背景：目前骨组织工程常用的支架材料主要有无机材料、有机高分子材料及天然衍生材料等,上述材料各有优缺点,为了充分发挥各类材料的优势,弥补其不足,目前多采用联合材料制备复合支架。目的：制备新型仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原,并观察其对骨髓间充质干细胞增殖、黏附及分化的影响。方法：制备壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原复合支架材料,扫描电镜观察支架材料表面微观形貌;采用真空吸附法将骨形态发生蛋白7多肽与支架材料复合,高效液相色谱仪检测骨形态发生蛋白7多肽在体外的释放规律;将骨髓间充质干细胞接种到复合骨形态发生蛋白7多肽的仿生支架材料上,以未复合多肽的支架材料作为对照,检测支架材料表面细胞增殖、黏附率、生长形态及碱性磷酸酶活性。结果与结论：壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原支架材料呈多孔状,孔径10~100μm;骨形态发生蛋白7多肽可以从支架材料中缓慢释出;在复合多肽的仿生支架材料表面,骨髓间充质干细胞的黏附及向成骨细胞方向分化能力均明显强于对照组（P〈0.05）,而增殖能力与对照组差异无显著性意义（P〉0.05）。说明新型仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原是一种理想的骨组织工程支架材料,具有良好的细胞相容性。     

仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原的制备及其细胞相容性

背景:目前骨组织工程常用的支架材料主要有无机材料、有机高分子材料及天然衍生材料等,上述材料各有优缺点,为了充分发挥各类材料的优势,弥补其不足,目前多采用联合材料制备复合支架。目的:制备新型仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原,并观察其对骨髓间充质干细胞增殖、黏附及分化的影响。方法:制备壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原复合支架材料,扫描电镜观察支架材料表面微观形貌;采用真空吸附法将骨形态发生蛋白7多肽与支架材料复合,高效液相色谱仪检测骨形态发生蛋白7多肽在体外的释放规律;将骨髓间充质干细胞接种到复合骨形态发生蛋白7多肽的仿生支架材料上,以未复合多肽的支架材料作为对照,检测支架材料表面细胞增殖、黏附率、生长形态及碱性磷酸酶活性。结果与结论:壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原支架材料呈多孔状,孔径10~100μm;骨形态发生蛋白7多肽可以从支架材料中缓慢释出;在复合多肽的仿生支架材料表面,骨髓间充质干细胞的黏附及向成骨细胞方向分化能力均明显强于对照组(P<0.05),而增殖能力与对照组差异无显著性意义(P>0.05)。说明新型仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原是一种理想的骨组织工程支架材料,具有良好的细胞相容性。     

聚左旋乳酸多孔支架材料复合人脐带间充质干细胞的异位成骨

背景：聚左旋乳酸材料有良好的支撑作用,具有三维模板作用,为细胞黏附、增殖和分化提供场所。目的：以人脐带间充质干细胞作为种子细胞、多孔聚左旋乳酸作为支架材料构建组织工程化骨异位成骨的可行性及效果。方法：制备聚左旋乳酸多孔支架材料。用酶消化法分离培养人脐带间充质干细胞,传代培养、鉴定及诱导成骨,ALP染色检测骨向分化。将人脐带间充质干细胞与聚左旋乳酸材料复合培养,MTT及扫描电镜检测细胞增殖和细胞材料复合情况,应用矿化诱导7d的细胞材料复合物植入兔大腿肌袋模型观察组织工程骨的异位成骨能力。4周后应用组织学观察新骨的形成情况。结果与结论：与聚左旋乳酸多孔支架材料复合的人脐带间充质干细胞生长良好,细胞增殖未受影响,扫描电镜示细胞在支架材料上吸附、生长良好。体外对人脐带间充质干细胞骨向诱导后ALP染色阳性。矿化诱导的人脐带间充质干细胞复合聚左旋乳酸材料植入动物4周时,形成明显的块状组织,质地坚硬。组织学检查见新形成的组织有成骨细胞及其周围有血管长入。提示聚左旋乳酸多孔材料对种子细胞人脐带间充质干细胞的增殖无影响;人脐带间充质干细胞细胞与聚左旋乳酸多孔材料复合体可在异位形成骨组织。     

成骨诱导人脐带间充质干细胞复合nHA/PA66支架异位成骨作用的实验研究

[目的]探讨了成骨诱导人脐带间充质干细胞(hUCMSCs)复合nHA/PA66支架材料在裸鼠体内异位成骨的情况,为进一步骨缺损动物实验提供理论依据.[方法]将成骨诱导人脐带间充质干细胞接种nHA/PA66支架材料复合培养;分别将成骨诱导后hUCMSCs悬液、单纯nHA/PA66支架材料、成骨诱导hUCMSCs与nHA/PA66支架复合体植入裸鼠背部肌袋内,观察其异位体内成骨情况.术后取材观察HE染色及骨钙素蛋白免疫组织化学染色表达情况并扫描电镜观察其成骨能力.[结果]成骨诱导后hUCMSCs组、单纯nHA/PA66支架材料组在裸鼠背部肌袋中无骨质形成,成骨诱导hUCMSCs与nHA/PA66支架复合体组有骨质形成,同时材料部分降解.[结论]成骨诱导的hUCMSCs与nHA/PA66支架材料复合后制备的生物复合材料在裸鼠体内具有异位成骨能力.     

聚左旋乳酸多孔支架材料复合人脐带间充质干细胞的异位成骨

背景:聚左旋乳酸材料有良好的支撑作用,具有三维模板作用,为细胞黏附、增殖和分化提供场所。目的:以人脐带间充质干细胞作为种子细胞、多孔聚左旋乳酸作为支架材料构建组织工程化骨异位成骨的可行性及效果。方法:制备聚左旋乳酸多孔支架材料。用酶消化法分离培养人脐带间充质干细胞,传代培养、鉴定及诱导成骨,ALP染色检测骨向分化。将人脐带间充质干细胞与聚左旋乳酸材料复合培养,MTT及扫描电镜检测细胞增殖和细胞材料复合情况,应用矿化诱导7d的细胞材料复合物植入兔大腿肌袋模型观察组织工程骨的异位成骨能力。4周后应用组织学观察新骨的形成情况。结果与结论:与聚左旋乳酸多孔支架材料复合的人脐带间充质干细胞生长良好,细胞增殖未受影响,扫描电镜示细胞在支架材料上吸附、生长良好。体外对人脐带间充质干细胞骨向诱导后ALP染色阳性。矿化诱导的人脐带间充质干细胞复合聚左旋乳酸材料植入动物4周时,形成明显的块状组织,质地坚硬。组织学检查见新形成的组织有成骨细胞及其周围有血管长入。提示聚左旋乳酸多孔材料对种子细胞人脐带间充质干细胞的增殖无影响;人脐带间充质干细胞细胞与聚左旋乳酸多孔材料复合体可在异位形成骨组织。     

纳米羟基磷灰石 / 壳聚糖 / 聚丙交酯支架的体外生物相容性和成骨活性简

背景：研究发现将聚丙交酯、纳米羟基磷灰石或聚丙交酯两两复合后可在一定程度上改善支架的机械性能、生物相容性和对细胞的成骨诱导分化,但离理想的骨组织工程支架材料尚有一定的距离。 目的：对比不同配比纳米羟基磷灰石/壳聚糖/聚丙交酯支架的体外生物相容性及生物活性。 方法：采用粒子沥滤法制备纳米羟基磷灰石、壳聚糖、聚丙交酯的质量比分别为10∶10∶80、10∶20∶70、20∶10∶70的复合支架。将3组复合支架与人骨髓间充质干细胞进行体外复合培养,绘制细胞在支架上的生长曲线,以RT-PCR检测细胞碱性磷酸酶活性和骨钙素的表达。 结果与结论：配比为20∶10∶70复合支架的细胞黏附率明显高于其他两复合支架组（P 〈0.01）,并且复合培养9-27 d的细胞碱性磷酸酶活性、复合培养15-27 d的骨钙素表达明显高于其他两复合支架组（P 〈0.01）,3组细胞的增殖趋势相似。说明配比为20∶10∶70的纳米羟基磷灰石/壳聚糖/聚丙交酯支架具有良好的生物相容性及骨诱导活性。     

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。     

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。     

体外构建组织工程骨-软骨复合组织

背景：设计一体化、具有过渡结构的双层支架材料,复合软骨细胞、骨髓间充质细胞,有利于新生的骨与软骨组织之间形成良好界面。目的：模仿自然骨一软骨基质构建复合支架,以软骨细胞和骨髓间充质干细胞为种子细胞,体外观察复合组织的成软骨及成骨能力。方法：制备明胶一硫酸软骨素一透明质酸及明胶一陶瓷化骨多孔复合支架,构建自然骨一软骨基质复合支架,复合兔软骨细胞与骨髓间充质干细胞,分未成骨诱导与成骨诱导两组培养,并进行MTT、糖胺多糖含量、碱性磷酸酶活性检测,以及苏木精一伊红染色检测。结果与结论：未成骨诱导与成骨诱导两组骨髓间充质干细胞增殖及糖胺多糖含量差异无显著性意义。未成骨诱导组碱性磷酸酶活性缓慢上升,成骨诱导组诱导后碱性磷酸酶活性迅速上升,14d时达到稳定状态。两组苏木精一伊红染色结果无明显区别,均已形成含有双层组织的类似骨一软骨样组织,其间可见未降解支架形态,但由于基质形成不完善及支架未完全降解,此种结构不成熟,细胞分布不均匀,支架内部可见散在无细胞区域。证实采用两种细胞与双层结构的支架经体外分层复合能够形成组织工程骨软骨复合组织。     

Effectiveness of tissue engineered three‐dimensional bioactive graft on bone healing and regeneration: an in vivo study with significant clinical value

Several strategies have been used to promote bone repair, with many failing due to the lack of osteoinduction. This report describes an approach for promoting bone healing that attempts to overcome prior shortcomings. First, the role was compared of different concentrations of gelatine (Gel), nanostructured‐hydroxyapatite (nHA), simvastatin (Sim) and nHA‐Sim particles on healing of small femoral bone defects in rabbits. The effective concentration of each was studied, and then a three‐dimensional porous scaffold was designed using Gel, nHA and Sim, which was then cross‐linked with genipin. Morphology, degradation profile and Sim delivery properties of the scaffolds were evaluated in vitro. Then, the scaffolds were subcutaneously tested in vivo to determine their biocompatibility, biodegradability and osteogenic properties. Finally, the scaffolds were implanted in a large radial bone defect model in rabbits and their effect on bone regeneration was investigated. The Gel, nHA and Sim with concentrations of 1, 1 and 5 mg/femoral hole were effective during bone healing respectively, and the Sim showed the most osteoinduction and osteoconduction when compared to controls. The Gel‐Sim and Gel‐nHA‐Sim scaffolds continuously and homogenously released Sim into the simulated body fluid in vitro. Subcutaneously, the scaffolds were biocompatible, biodegradable and able to produce ectopic bone after 30 days. Thirty and 60 days after implantation of the scaffolds in radial bone defects, they were completely degraded and replaced with the new bone that had significantly superior morphology, mineral density, bioelectrical, biophysical and micromechanical properties compared with controls. Such bioactive grafts may be a suitable option for bone reconstruction, healing and repair.     

以海藻酸盐及异种骨复合技术制备组织工程化骨及体内成骨(英文)

背景:海藻酸有相对温和的凝胶条件与良好的生物相容性,已广泛应用于生物组织工程.目的:采用海藻酸钠凝胶复合异种骨的方法,构建骨组织工程载体,观察载体中细胞的生物性能及体内成骨能力.方法:取2只2周龄新西兰兔的骨髓,以1 ×10~(-8)mol/L重组人骨形态发生蛋白2诱导骨髓间充质干细胞.取诱导后第2代骨髓间充质干细胞接种于1%海藻酸钠凝胶中,培养4 d苏木精-伊红染色观察凝胶中细胞形态.将第2代骨髓间充质干细胞分为单纯DMEM凝胶组和含1%海藻酸钠的DMEM凝胶组,分别培养7 d后行骨形态发生蛋白2免疫组织化学染色观察.取24只裸鼠,随机分为2组,于两侧股部肌袋中分别植入骨髓间充质干细胞,海藻酸钠凝胶/牛松质骨复合体作为实验组,骨髓间充质干细胞,牛松质骨复合体作为对照组.术后2,4周后组织学观察复合体成骨情况,图像分析系统分析各组成骨或软骨的面积百分比.结果与结论:海藻酸钠凝胶中骨髓间充质干细胞形态饱满,细胞悬浮于凝胶中,可见细胞分裂和核分裂相.单纯DMEM凝胶组和含1%海藻酸钠的DMEM凝胶组免疫组织化学观察,细胞分裂增殖正常,伸出多种形态的突起,胞核大,核仁清晰.单纯DMEM凝胶组和含1%海藻酸钠的DMEM凝胶组的骨形态发生蛋白2表达阳性率差异无显著性意义(P>0.05).扫描电镜观察海藻酸钠凝胶均匀地复合于牛松质骨微孔中,不同平面均有细胞生长.动物实验显示术后2,4周实验组和对照组的成骨或软骨的面积百分比差异有显著性意义(P<0.05).提示以海藻酸钠凝胶,牛松质骨构建骨组织工程载体,合乎组织工程载体的超结构原理,能最大限度地承载细胞,生物性能好,对骨髓间充质干细胞增殖和成骨表型及相关的生物性能无不良影响,在体内成骨效率较高.