脉冲电磁场对大鼠成骨细胞增殖影响的活细胞成像观察研究

目的应用活细胞成像技术观察脉冲电磁场作用下大鼠成骨细胞的生长、增殖过程,探讨不同脉冲电磁场强度对大鼠成骨细胞生长、增殖的影响。方法首先采用MTT法检测在15Hz,0.1、0.3、0.5、1.0mT脉冲电磁场连续刺激下,4种脉冲电磁场强度组与对照组的成骨细胞存活与增殖能力,筛选出最佳的脉冲电磁场刺激强度。根据筛选结果,选用频率15Hz、强度0.1mT的脉冲电磁场,应用活细胞成像技术,以Time-Lapse方式,对脉冲电磁场刺激组与对照组成骨细胞的生长、增殖过程,作多点平行对照记录,动态观察两组成骨细胞的贴壁速率与分裂速率。并采用MTT法同步检测两组细胞的增殖情况。结果原代培养3d的成骨细胞,在15Hz脉冲电磁场中连续刺激3d,经MTT法检测,1.0mT组细胞几乎全部死亡,0.5mT组与对照组比较细胞增殖能力无明显差别,0.3、0.1mT组与对照组比较细胞增殖能力增强(P0.05、P0.01)。活细胞成像Time-Lapse平行对照记录,动态观察分析表明,15Hz、0.1mT脉冲电磁场组观察野的细胞贴壁速率与对照组比较无明显差别,分裂速率较对照组观察野增快(P0.05),MTT法同步检测也证明0.1mT脉冲电磁场刺激组的细胞增殖能力较对照组增强。结论 15Hz、0.1mT脉冲电磁场对体外培养的大鼠成骨细胞增殖具有促进作用,但强度超过0.5mT的脉冲电磁场对成骨细胞增殖无明显促进作用,如果强度≥1mT反而会导致成骨细胞的死亡。     

含SrCaP涂层镁合金ZK60对小鼠前成骨细胞功能的影响

目的探讨含锶钙磷（SrCaP）涂层镁合金ZK60对小鼠前成骨细胞黏附、增殖和成骨分化等功能的影响。方法制备含SrCaP涂层的镁合金ZK60材料,以不含SrCaP涂层的ZK60和钛合金材料作为对照,扫描电镜观察材料表面的超微结构;以小鼠MC3T3-E1细胞为对象,扫描电镜、荧光显微镜、MTT法、p-NPP法等观察上述材料对细胞黏附、增殖和成骨分化的影响。结果扫描电镜可见含SrCaP涂层镁合金ZK60表面的粗糙多孔结构。与ZK60组相比,前成骨细胞在该材料上铺展面积更大,黏附更好;死活细胞染色显示培养24 h时SrCaP-ZK60组活细胞数最多;浸提液培养5 d时SrCaP涂层镁合金组细胞增殖显著高于钛合金组（P＜0.05）;培养7 d后,SrCaP涂层镁合金表面成骨细胞碱性磷酸酶表达显著高于ZK60组及钛合金组（P＜0.05）。结论含SrCaP涂层镁合金ZK60具有良好的促成骨细胞黏附、增殖和成骨分化作用。     

应用脉冲电磁场刺激人骨髓间充质干细胞体外培养的生物学特性的研究

目的　应用脉冲电磁场 (PEMFs)刺激体外分离培养的人骨髓间充质干细胞 (hMSCs) ,对其生物学特性进行研究。方法　PEMFs (1 2Hz、 1 1mT、 8h/d)刺激hMSCs体外培养 ,计算细胞的倍增时间 ,观察细胞超微结构 ,放免法测定骨钙素的分泌情况和钙化结节VonKossa染色。结果　脉冲电磁场作用后的细胞增殖能力提高 ,细胞形态发生变化 ,透射电镜观察提示细胞成熟 ,VonKossa钙染色阳性 ,骨钙素的分泌活性增高。结论　hMSCs经合理的PEMFs体外刺激培养后 ,不仅能够大量扩增细胞 ,同时能够向成骨细胞转化 ,具有一定的成骨活性 ,是一种较为理想的骨种子细胞来源     

可控微结构电子束熔化成形钛合金支架作为成骨细胞载体修复兔骨缺损的研究

目的 探讨可控微结构电子束熔化成形钛合金支架作为成骨细胞载体修复兔骨缺损的可行性.方法 应用电子束熔化成形技术制备支架,将成骨细胞与支架复合培养7 d后,通过扫描电镜观察细胞与材料复合情况.将培养7 d的支架/细胞复合物及单纯支架植入兔体内.72只雄性新西兰白兔均制作骨膜-骨缺损模型后随机分为4组(n=18):A组缺损处植入细胞/支架复合物,B组缺损处植入单纯支架,C组缺损处旷置,D组缺损处置入自体骨.分别在第4、8、12周取材,行大体观察、四环素荧光标记、组织学观察以及新生骨定量分析等评价新骨形成及缺损愈合情况.结果 支架与细胞体外共培养7 d后,支架表面及内部孔隙有大量细胞黏附并与材料牢固结合.第12周,新生骨组织和血管不仅在支架周围有生长,而且沿着支架的管道结构向支架内部生长并逐渐填满支架内部,新生骨组织与支架牢固结合并形成一个相互嵌合的复合体.新生骨定量分析显示:第4周,各组间两两比较,差异均无统计学意义(P＞0.05).第8周,A组分别与B、C组比较,差异均有统计学意义(P＜0.05);D组分别与B、C组比较,差异均有统计学意义(P＜0.05).第12周,组间两两比较,差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 可控微结构电子束熔化成形钛合金支架具有良好的生物相容性,能够促进支架内新骨生成及缺损的愈合.     

信号分子p38参与低频脉冲电磁场促进成骨细胞矿化成熟的实验研究

目的研究信号分子丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPKs)是否参与50 Hz、0.6 m T低频脉冲电磁场促进大鼠颅骨成骨细胞矿化成熟的过程。方法取出生48 h内的SPF级Wistar大鼠6只,采用酶消化法分离培养大鼠颅骨成骨细胞。取原代颅骨成骨细胞,经50 Hz、0.6 m T低频脉冲电磁场处理0、5、10、20、40、60、120 min后,采用Western blot检测MAPKs的磷酸化水平。将成骨细胞随机分为对照组(A组)、低频脉冲电磁场处理组(B组)、p-p38抑制剂SB202190组(C组)、SB202190+低频脉冲电磁场处理组(D组),经相应处理1、4、7 d后检测其ALP活性。将90%以上融合的成骨细胞经成骨诱导处理后同上法分组,处理9 d时行ALP组织化学染色,12 d时行茜素红染色观察。结果 Western blot检测示,处理各时间点磷酸化细胞外信号调节激酶1/2、磷酸化c-Jun氨基末端激酶1/2蛋白表达量无显著变化(P0.05);而p-p38蛋白表达量则在处理5 min后开始升高,至40 min时达峰值,之后开始逐步下降,但各时间点均显著高于0 min时(P0.05)。B组ALP活性、ALP阳性克隆数、ALP阳性克隆面积、钙结节数及钙结节面积均显著多于A、C、D组(P0.05)。结论在50 Hz、0.6 m T低频脉冲电磁场促进大鼠颅骨成骨细胞矿化成熟的过程中,信号分子p38参与其中。     

可控微结构EBM钛合金支架与成骨细胞的体外三维复合培养

[目的]探讨可控微结构EBM钛合金支架作为成骨细胞体外培养载体的可行性,并观察载体类蜂巢状孔结构在成骨细胞培养中的作用.[方法]应用直接金属快速成形技术一电子束熔化成形(electron beam melting,EBM)过程直接构建和制备可控性微结构钛合金支架.分离培养1 d龄胎兔颅骨成骨细胞,以兔颅骨源性成骨细胞复合支架作为实验组,以单独培养的兔颅骨源性成骨细胞作为对照组.将成骨细胞与支架复合培养1、7、14 d后,进行倒置相差显微镜、扫描电镜及组织切片染色观察细胞与材料复合情况,以MTT比色法及碱性磷酸酶的定量检测研究材料结构对细胞增殖、分化的影响.[结果]成骨细胞/支架复合培养7d后,大量细胞通过伸出多个伪足粘附在支架表面以及孔周围并与支架牢固结合;培养14 d后支架表面及孔隙内有大量细胞分布,细胞伸出数个突起沿着孔隙壁逐渐向孔隙内延伸、汇集.支架上的细胞增殖、分化以及转移明显增加,与对照组比较有明显统计学差异(P<0.05).[结论]EBM钛合金支架有利于细胞的贴附、生长及增殖,并对细胞的功能无不良的影响.支架类蜂巢状孔结构能够调节成骨细胞在支架内的分布.     

脉冲电磁场促进人骨髓间充质干细胞成骨的研究

目的 :观察脉冲电磁场 (PEMFs)对人骨髓间充质干细胞 (hMSCs)成骨能力的影响。方法 :hMSCs受频率 12Hz、场强 1.1mT的PEMFs刺激 8h/d ,检测细胞增殖、细胞周期 ,观察细胞超微结构、骨钙素、Ⅰ型胶原免疫组化染色 ,碱性磷酸酶 (ALP)活性、核固红钙染色。结果 :脉冲电磁场作用后的细胞增殖能力提高 ,细胞形态发生变化 ,透射电镜观察提示细胞成熟 ,核固红钙染色、骨钙素、Ⅰ型胶原免疫组化染色均阳性 ,ALP活性增高。结论 :hMSCs经合理的PEMFs体外刺激后 ,细胞增殖加速 ,符合成骨细胞的形态特征和生物学特性。     

新型微弧氧化涂层镁-锌-钙合金支架/自体颗粒骨修复兔临界性骨缺损的研究

目的探讨一种新型微弧氧化(micro-arc oxidation,MAO)涂层镁(Mg)-锌(Zn)-钙(Ca)合金支架/自体颗粒骨修复兔临界性骨缺损(critical size bone defect,CSD)的效果,以及该支架在体内的耐腐蚀性和生物相容性。方法将72只新西兰白兔随机分为3组(n=24),A组为无涂层Mg-Zn-Ca合金支架组;B组为10μm厚MAO涂层Mg-Zn-Ca合金支架组;C组为单纯自体颗粒骨植骨组。所有动物制备双侧尺骨15 mm长CSD模型,A、B组将截取的尺骨制成颗粒骨后填充至支架内修复尺骨缺损,C组采用自体颗粒骨修复。术后2、4、8、12周,行大体观察并记录局部皮下积气量;X线片和Van Gieson染色观察骨缺损愈合情况,根据Lane-Sandhu标准行X线片评分;Micro-CT扫描观察并计算支架降解丢失体积百分比(ΔV)及降解速度(corrosion rate,CR);监测实验过程中血清Mg~(2+)、Ca~(2+)浓度变化,并于术后12周收集肝、脑、肾和脾组织行病理学观察。结果术后2、4、8周B组皮下积气量少于A组,其中2、4周两组间比较差异有统计学意义(P0.05);但术后12周时B组显著多于A组(P0.05)。术后4、8周C组X线片评分显著高于A、B组(P0.05),术后8周时B组显著高于A组(P0.05);术后12周B、C组显著高于A组(P0.05),但B、C组间差异无统计学意义(P0.05),同时B组骨缺损部位新骨塑形明显优于A组。Micro-CT示术后4、8周,B组CR及ΔV均显著低于A组(P0.05)。Van Gieson染色示B组较A组具有更好的生物相容性和促成骨性;血清离子监测结果显示术后各时间点3组血清Mg~(2+)、Ca~(2+)浓度比较,差异均无统计学意义(P0.05);术后12周,3组实验动物肝、脑、肾及脾组织HE染色均未见明显病理改变。结论新型MAO涂层Mg-Zn-Ca合金支架/自体颗粒骨能够有效修复CSD;同时,10μm厚MAO涂层能有效改良Mg-Zn-Ca合金支架的骨修复效果、耐腐蚀性及生物相容性。     

应用脉冲电磁场刺激人骨髓间充质干细胞体外培养的生物学特性的研究

目的应用脉冲电磁场(PEMFs)刺激体外分离培养的人骨髓间充质干细胞(hMSCs)，对其生物学特性进行研究。方法PEMFs(12Hz、1．1mT、8h／d)刺激hMSCs体外培养，计算细胞的倍增时间，观察细胞超微结构，放免法测定骨钙素的分泌情况和钙化结节Von Kossa染色。结果脉冲电磁场作用后的细胞增殖能力提高，细胞形态发生变化，透射电镜观察提示细胞成熟，Von Kossa钙染色阳性，骨钙素的分泌活性增高。结论hMSCs经合理的PEMFs体外刺激培养后，不仅能够大量扩增细胞，同时能够向成骨细胞转化，具有一定的成骨活性，是一种较为理想的骨种子细胞来源。     

葛根素联合国产多孔钽对人成骨细胞COL-I、OC、OPN表达和细胞增殖的影响

目的研究探索葛根素联合国产多孔钽支架材料对人成骨细胞MG-63 COL-I、OC、OPN表达和细胞增殖的影响。方法实验分为:葛根素组:不同浓度的葛根素与成骨细胞共培养(CCK-8法筛选出葛根素作用最佳剂量浓度组);多孔钽组:国产多孔钽与成骨细胞共培养;葛根素多孔钽组:葛根素、国产多孔钽与成骨细胞共培养;空白组:成骨细胞培养。扫描电镜观察多孔钽及葛根素多孔钽-成骨细胞复合物表面形态;CCK-8法检测成骨细胞的生长增殖状态;实时荧光定量PCR法(RT-PCR)和免疫细胞化学染色法检测成骨细胞COL-I、OC、OPN mRNA和蛋白的表达。结果葛根素和多孔钽组较空白组均可促进成骨细胞的增殖(P0.05);葛根素多孔钽组较其它各组细胞的增殖活性最显著(P0.05)。RT-PCR法和免疫细胞化学染色法结果显示,葛根素和国产多孔钽对成骨细胞COL-I、OCmRNA和蛋白表达均有影响(P0.05),但对OPN mRNA和蛋白无显著影响(P0.05)。结论葛根素和国产多孔钽支架具有协同影响成骨细胞COL-I、OC、OPN mRNA和蛋白的表达,以及促进成骨细胞的增殖。     

经骨向诱导的骨髓间充质干细胞在脱钙骨上生长行为的实验研究

目的:建立成骨细胞-脱钙骨支架复合物,观察其诱导成骨能力,从而探寻组织工程化骨的体外构建方法.方法:运用细胞沉淀法将大鼠BMSCs诱导形成的成骨细胞接种于脱钙骨支架,通过扫描电镜(SEM)、免疫荧光观察脱钙骨表面细胞生长情况,通过上清液碱性磷酸酶(ALP)活性及Ⅰ型前胶原羧端肽(PICP)、骨钙素检测观察成骨细胞活性.结果:扫描电镜示成骨细胞在脱钙骨表面生长良好,上清液ALP、PICP及骨钙素表达均明显高于对照组(P＜0.05),并随时间的增长而显著增加(P＜0.05).结论:采用细胞沉淀法成功将成骨细胞接种于脱钙骨支架,成骨细胞在支架材料中增殖旺盛,细胞活性状态良好,具有良好的骨形成能力,脱钙骨支架可作为骨组织工程中载体支架的较优选择.     

丝素蛋白/聚乳酸-聚己内酯纳米纤维支架对兔腱-骨愈合影响的实验研究

目的探讨丝素蛋白(silk fibroin,SF)/聚乳酸-聚己内酯[poly(L-lactic acid-co-e-caprolactone),P(LLA-CL)]纳米纤维支架对兔腱-骨愈合的影响。方法通过静电纺丝技术制备SF/P(LLA-CL)纳米纤维支架,扫描电镜观察材料形貌;并将支架与小鼠胚胎成骨细胞前体细胞MC3T3-E1复合培养1、3、5 d,扫描电镜观察细胞黏附、增殖情况。取24只新西兰大白兔随机分为两组(n=12),对照组采用自体肌腱、实验组采用SF/P(LLACL)纤维纳米支架包裹自体肌腱建立关节外模型;术后6、12周采用组织学和生物力学测试评价腱-骨愈合情况。结果 SF/P(LLA-CL)纳米纤维支架为非取向结构,纤维直径为(219.4±66.5)nm;复合培养后,MC3T3-E1细胞在支架上生长良好,并随时间延长细胞逐渐增多。组织学观察示,术后6周两组腱-骨界面均有炎性细胞浸润,界面宽度未见明显差异;12周时实验组腱-骨界面可见新骨长入,而对照组无新骨长入。生物力学测试,术后6周,两组失效负荷及刚度比较差异均无统计学意义(P0.05);12周时实验组失效负荷及刚度均显著高于对照组(P0.05)。结论 SF/P(LLA-CL)纳米纤维支架具有较好的细胞相容性,能有效促进兔腱-骨愈合,为临床上ACL重建移植物的改良提供新思路。     

BMSCs来源成骨细胞和内皮细胞复合壳聚糖-羟基磷灰石多孔支架构建血管化组织工程骨研究

目的探讨大鼠BMSCs来源的成骨细胞和内皮细胞复合壳聚糖-羟基磷灰石多孔支架植入大鼠桡骨缺损处的成骨作用和成血管作用。方法取分离培养至第3代的SD大鼠BMSCs行成骨和成内皮细胞诱导并鉴定。分别将内皮细胞(A组)、成骨细胞(B组)、混合细胞(成骨细胞和内皮细胞比例为1∶1,C组)均匀滴加于壳聚糖-羟基磷灰石多孔支架上制备3组细胞-支架复合物,MTT检测支架内细胞增殖活性。取2月龄雄性SD大鼠30只,制作大鼠桡骨5 mm长缺损模型并分别植入3组细胞-支架复合物(n=10)。术后4、8、12周分别取移植物行HE染色观察,CD34免疫组织化学染色计数微血管密度,RT-PCR法检测骨桥蛋白(osteopontin,OPN)和骨保护素(osteoprotegrin,OPG)mRNA表达。结果 BMSCs成骨诱导7 d后ALP染色可见细胞质内蓝染颗粒,细胞核呈红染;内皮细胞诱导14 d后,CD34免疫细胞化学染色可见细胞内棕色颗粒。MTT检测示3组细胞活性随时间延长逐渐升高。HE染色示,术后12周A组未见明显类骨质形成,而有较密集的微血管结构及较多纤维组织形成;B、C组可见均质的类骨质,呈条索状和岛状分布,可见大量成骨样细胞存在。术后各时间点A、C组微血管密度均显著高于B组(P<0.05);A组术后12周微血管密度高于C组(P<0.05),其余2个时间点A、C组间差异无统计学意义(P>0.05)。A组3个时间点OPN和OPG mRNA表达水平均较低,与B、C组比较差异有统计学意义(P<0.05);B、C组分别于术后8、12周OPN mRNA表达达峰值,4周时OPG mRNA表达达峰值。结论 BMSCs来源的成骨细胞和内皮细胞按1∶1比例共培养于壳聚糖-羟基磷灰石多孔支架作为组织工程骨移植物,可以促进大鼠桡骨缺损部位骨的形成和血管化,促进骨缺损愈合。     

成骨细胞复合β-磷酸三钙异位成骨的实验研究

目的：评价成骨细胞复合多孔β-磷酸三钙支架在大鼠肌肉中的成骨效果。方法：分别在植入1、4、8周后,将成骨细胞β-磷酸三钙复合物取出行HE染色观察新骨形成情况,并应用KS4003．0软件进行新骨生成分析。结果：植入1周后所有标本都未发现骨生成;在4周后实验组新骨生成量为6．35％,对照组为1．32％：8周后实验组新骨生成晕为21．58％,对照组新骨生成量为4．78％。两组比较有显著性差异。结论：成骨细胞复合多孔β-磷酸二钙支架可以促进新骨生成。     

基于快速成形的磷酸钙多孔陶瓷成骨性能初步研究

目的磷酸钙生物材料由于其优良的生物相容性而具有广阔的应用前景,但传统方法难以制备具有复杂形状的支架。以快速成形方法制备磷酸钙多孔陶瓷支架材料,并对其体外成骨性能进行初步研究。方法采用快速成形方法制备磷酸钙多孔陶瓷支架材料(直径10mm、高度5mm、孔径800μm),取Beagle犬髂骨髓分离培养BMSCs,接种第3代BMSCs于支架材料上。将实验分为4组,A组为成骨诱导培养的细胞/材料复合物组,B组为未经成骨诱导培养的细胞/材料复合物组,另设平皿成骨诱导培养及常规培养为阳性对照组(C组)及阴性对照组(D组)。于接种后第1、3、7天,利用DNA定量检测方法及ALP定量、定性检测方法检测BMSCs在支架材料上的增殖及ALP的表达;并经DiO荧光染色后,应用激光共聚焦显微镜观察BMSCs在材料上的黏附生长情况。结果 DNA定量结果表明,随培养时间增加,C、D组在第3天时细胞生长进入平台期;A、B组细胞呈持续增长趋势,细胞培养过程中增殖速度均略低于C、D组,且未出现明显的平台期。DiO荧光染色示,BMSCs在以快速成形方法制备的磷酸钙多孔陶瓷支架材料上黏附、生长状态良好。ALP染色示,随培养时间延长,A、B组支架上细胞染色均逐渐加深,A组各时间点染色程度均明显强于B组。培养后第1、3天,4组ALP表达均较低,差异无统计学意义(P0.05);培养第7天,各组ALP表达均明显升高,A组比其他各组明显高表达(P0.05),B组及C组均明显高于D组(P0.05)。结论快速成形的多孔磷酸钙陶瓷具有良好的细胞相容性,BMSCs与支架复合在体外诱导培养可以进行成骨分化。因此通过快速成形技术制备的磷酸钙多孔陶瓷是骨组织工程可选的细胞支架。     

大鼠骨髓间充质干细胞与多孔双相磷酸钙陶瓷支架体外黏附的实验研究

目的研究大鼠骨髓间充质干细胞(marrowmesenchymalstemcells,MSCs)诱导培养后在多孔双相磷酸钙(biphasiccalciumphosphate,BCP)陶瓷支架材料上的黏附和生长。方法SD大鼠MSCs经矿化诱导培养、扩增,具有成骨细胞表型后,与多孔BCP陶瓷支架及普通多孔羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)陶瓷支架体外复合培养,扫描电镜观察比较MSCs在两种材料支架表面的黏附数量和形态;同时以0.5、1.0、2.0、3.0和4.0×106/ml浓度细胞悬液接种于多孔BCP支架材料,检测适宜的接种浓度及单位体积支架材料可黏附MSCs数量。结果大鼠MSCs经诱导培养14d后,行矿化沉积茜素红染色、型胶原免疫细胞化学染色及碱性磷酸酶细胞化学染色,结果均为阳性。大鼠MSCs黏附于多孔BCP陶瓷上的细胞数(88.00±6.58)明显高于HA陶瓷组(39.00±3.65),两组比较差异有统计学意义(P<0.01)。当接种浓度为2.0×106/ml时,单位体积的陶瓷支架材料最多可黏附MSCs数量为1.28×107个/cm3,为细胞适宜接种浓度。结论大鼠MSCs在体外经矿化诱导培养可表达成骨细胞表型,细胞浓度为2.0×106/ml时与多孔BCP陶瓷支架材料具有良好的黏附能力。     

骨形态发生蛋白-2活性多肽修饰的重组胶原矿化骨对骨髓基质干细胞生物学行为的影响

目的 探讨骨形态发生蛋白-2(BMP-2)活件多肽修饰的重组胶原矿化骨复合材料对骨髓基质干细胞(BMSCs)增殖、黏附及分化等生物学行为的影响. 方法制备重组胶原矿化骨支架材料,将BMP-2活性多肽通过交联剂共价结合到材料上,扫描电镜观察支架材料表面微观形貌;取第3代BMSCs接种到材料上,以未结合多肽的重组胶原矿化骨作为对照,采用MTT法检测BMSCs在材料表面的增殖;沉淀法检测BMSCs在材料表面的黏附率;扣描电镜观察比较BMSCs在材料表面的生长形态;通过检测细胞中的碱性磷酸酶活性及钙含量,观察BMSCs在材料表面的分化情况. 结果扫描电镜结果显示:支架材料旱多孔状;X射线光电子能谱法证实BMP-2活性多肽成功共价结合到材料表面;BMP-2活性多肽修饰的重组胶原矿化骨复合材料表面BMSCs的黏附和向成骨细胞方向分化能力均高于对照组,差异有统计学意义(P＜0.05),而BMSCs的增殖能力与对照组相比,差异无统计学意义(P＞0.05). 结论BMP-2活性多肽可以显著改善重组胶原矿化骨复合材料的细胞相容性和生物活性,经BMP-2活性多肽修饰的重组胶原矿化骨复合材料是一种理想的骨组织工程支架材料.     

新型微弧氧化涂层镁-锌-钙合金支架/自体颗粒骨修复兔临界性骨缺损的研究北大核心CSCD

目的探讨一种新型微弧氧化(micro-arc oxidation,MAO)涂层镁(Mg)-锌(Zn)-钙(Ca)合金支架/自体颗粒骨修复兔临界性骨缺损(critical size bone defect,CSD)的效果,以及该支架在体内的耐腐蚀性和生物相容性。方法将72只新西兰白兔随机分为3组(n=24),A组为无涂层Mg-Zn-Ca合金支架组;B组为10μm厚MAO涂层Mg-Zn-Ca合金支架组;C组为单纯自体颗粒骨植骨组。所有动物制备双侧尺骨15 mm长CSD模型,A、B组将截取的尺骨制成颗粒骨后填充至支架内修复尺骨缺损,C组采用自体颗粒骨修复。术后2、4、8、12周,行大体观察并记录局部皮下积气量;X线片和Van Gieson染色观察骨缺损愈合情况,根据Lane-Sandhu标准行X线片评分;Micro-CT扫描观察并计算支架降解丢失体积百分比(ΔV)及降解速度(corrosion rate,CR);监测实验过程中血清Mg^(2+)、Ca^(2+)浓度变化,并于术后12周收集肝、脑、肾和脾组织行病理学观察。结果术后2、4、8周B组皮下积气量少于A组,其中2、4周两组间比较差异有统计学意义(P<0.05);但术后12周时B组显著多于A组(P<0.05)。术后4、8周C组X线片评分显著高于A、B组(P<0.05),术后8周时B组显著高于A组(P<0.05);术后12周B、C组显著高于A组(P<0.05),但B、C组间差异无统计学意义(P>0.05),同时B组骨缺损部位新骨塑形明显优于A组。Micro-CT示术后4、8周,B组CR及ΔV均显著低于A组(P<0.05)。Van Gieson染色示B组较A组具有更好的生物相容性和促成骨性;血清离子监测结果显示术后各时间点3组血清Mg^(2+)、Ca^(2+)浓度比较,差异均无统计学意义(P>0.05);术后12周,3组实验动物肝、脑、肾及脾组织HE染色均未见明显病理改变。结论新型MAO涂层Mg-Zn-Ca合金支架/自体颗粒骨能够有效修复CSD;同时,10μm厚MAO涂层能有效改良Mg-Zn-Ca合金支架的骨修复效果、耐腐蚀性及生物相容性。     

壳聚糖-同种异体骨粉复合多孔支架修复大鼠骨缺损的实验研究

目的探索壳聚糖-同种异体骨粉复合多孔支架材料修复骨缺损以及作为骨组织工程支架材料的可行性。方法取壳聚糖与脱钙处理后的SD大鼠同种异体骨粉,按质量比1∶5比例混合后,通过冷冻干燥技术制备复合多孔支架材料,以单纯壳聚糖制备的支架作为对照。大体观察两种支架,乙醇替代法测量孔隙率,扫描电镜测量孔径。于40只SD大鼠双侧股骨内上髁制备直径为3.5 mm的孔,左侧孔内植入复合多孔支架(实验组),右侧植入单纯壳聚糖支架(对照组)。术后2、4、8、12周取材行大体观察、组织学及免疫学化学染色观察。结果经冷冻干燥制备的复合多孔支架色泽微黄,质地较脆,易折断;支架孔隙孔径以200~300μm为主,孔隙率为76.8%±1.1%,与单纯壳聚糖支架(78.4%±1.4%)比较,差异无统计学意义(t=—2.10,P=0.09)。支架植入大鼠体内后,大体及组织学观察示,随时间延长可见新生骨逐渐填充缺损区,且实验组明显多于对照组;术后4、8、12周实验组单位视野成骨面积均显著大于对照组,比较差异有统计学意义(P0.05)。免疫组织化学染色观察示,实验组各时间点均见骨保护素阳性表达,且阳性表达量均显著高于对照组,比较差异有统计学意义(P0.05)。结论壳聚糖-同种异体骨粉复合多孔支架材料具有适宜孔隙率和良好成骨活性,可有效修复大鼠骨缺损,其成骨量及成骨速度优于单纯壳聚糖支架,有望作为骨组织工程支架材料。