可降解生物材料人工胸壁重建犬胸壁缺损的实验研究

目的采用甲壳素短纤维增强聚己内酯(PCL)制备的人工胸壁,构建犬胸壁缺损与重建动物模型,探讨可降解生物材料人工胸壁重建胸壁缺损的可行性。方法实验犬8只,建立面积10cm×10cm的犬胸壁缺损动物模型,用甲壳素短纤维增强PCL板修复胸壁骨性缺损,通过X线、胸部CT及组织学动态观察人工胸壁的植入状况及胸壁组织的再生过程。结果所有实验犬无手术死亡和围手术期死亡,无胸壁塌陷及反常呼吸,无感染,无严重并发症。人工胸壁材料与周围胸壁肋骨及肌肉组织结合好,界面良好,固定牢靠。术后6个月甲壳素短纤维增强PCL板被纤维组织包裹。结论甲壳素纤维增强聚己内酯复合材料具有良好的生物相容性、可降解性和适宜的力学强度,能够对胸壁提供有效的支撑作用,易塑形和任意修剪,可透过X线,是一种很有前景的胸壁缺损修复材料。     

甲壳素—聚己内酯复合接骨板的实验研究

目的 了解可吸收生物接骨板的降解速度及降解时间，并观察邻近组织对可吸收生长接骨板的反应。方法 在实验组中，用甲壳素纤维增强聚己内酯（Polycaprolactone、PCL)复合材料制成的可吸收生物接骨板及螺钉，包埋于20只新西兰兔右胫骨中段；在对照组中，选择8只新西兰兔，于相应部位植入金属钢板。实验组动物于手术后2、4、6、8、12周处死。对照组于术后4、8周时分别处死。所有实验组的实验动物均行生物吸收率（BAR）测定，并行病理切片观察局部组织对接骨板的反应。结果 PCL制成的生物接骨板及螺钉在动物体内降解随时间的推移而增加，但不成线性关系。4周组吸收率为4.36%，6周组为7.35%，12周组为12.8%。实验组组织学表现为术后2周时即时较明显的炎症反应，6周组更明显，此后逐渐减弱，但12周时仍可见炎性细胞。同时可观察到成骨反应。植入对照组未观察到同样的结果。结论 PCL接骨板在体内可吸收，但有部分可引起较明显的无菌性炎症反应，同时可诱导成骨反应。     

甲壳素-聚已内酯复合接骨板的实验研究

目的了解可吸收生物接骨板的降解速度及降解时间,并观察邻近组织对可吸收生长接骨板的反应.方法在实验组中,用甲壳素纤维增强聚已内酯(Polycaprolactone、PCL)复合材料制成的可吸收生物接骨板及螺钉,包埋于20只新西兰兔右胫骨中段;在对照组中,选择8只新西兰兔,于相应部位植入金属钢板.实验组动物于手术后2、4、6、8、12周处死.对照组于术后4、8周时分别处死.所有实验组的实验动物均行生物吸收率(BAR)测定,并行病理切片观察局部组织对接骨板的反应.结果 PCL制成的生物接骨板及螺钉在动物体内降解随时间的推移而增加,但不成线性关系.4周组吸收率为4.36%,6周组为7.35%,12周组为12.8%.实验组组织学表现为术后2周时即有较明显的炎症反应,6周组更明显,此后逐渐减弱,但12周时仍可见炎性细胞.同时可观察到成骨反应.植入对照组未观察到同样的结果.结论 PCL接骨板在体内可吸收,但有部分可引起较明显的无菌性炎症反应,同时可诱导成骨反应.     

聚磷酸钙纤维体内降解及组织相容性实验

目的 研究人工合成聚磷酸钙纤维体内降解及组织相容性，为肌腱组织工程材料研究提供部分实验依据。方法 聚磷酸钙纤维束和对照材料碳纤维在20只SD大鼠肢体对称部位的皮下、肌肉、肌腱内植入。术后1个月观察实验鼠的日常活动；术后当日，4、8、12、16及20周行X线片检查；术后4、8、12、16及20周取出材料，行肉眼观察、组织切片，HE染色。结果 X线片及组织切片证实聚磷酸钙纤维在肌肉内约16周完全降解，肌腱、皮下约20周完全降解，降解产物无局部沉积现象；而对照碳纤维在实验中未观察到明显降解，聚磷酸钙纤维周围组织内淋巴细胞及巨噬细胞明显少于碳纤维周围，且与周围增生组织相融合程度亦优于碳纤维。结论 聚磷酸钙纤维在体内16－20周可完全降解，组织相容性优于碳纤维。     

可吸收性神经合成套管的体内降解研究

周围神经组织工程研究的基本要求之一是选择适宜的可降解吸收的合成材料。本实验通过自行研制的合成套管材料——多聚乳酸(Polylacticacid,PLA)及其与不同比例甲壳素的复合材料植入大鼠体内,观察合成材料的降解过程与外体反应,研究其生物相容性。材料与方法一、合成套管材料:PLA及其与甲壳素的复合材料是与中山大学高分子研究所合作研制,并制备成中空管状结构。PLA粘均分子量60000,呈白色半透明状;PLA/5%甲壳素管由PLA与5%甲壳素复合制成,呈浅黄色不透明;PLA/10%甲壳素管由PLA与10%甲壳素复合制成。三种套管内径均为2mm,壁厚0.5mm…     

羟基磷灰石涂层镁合金材料体内降解及生物相容性研究

目的 在家兔股骨髁上植入带羟基磷灰石(HAP)涂层的镁合金材料,观察该材料在家兔体内的降解、骨传导作用、骨诱导作用及其生物相容性.方法 将33只家兔分为3组,分别为对照组、无涂层材料组和带涂层材料组,于术后不同时期通过血清学测试观察家兔体内血清镁浓度的变化,观察材料在体内不良反应情况;通过放射学观察材料植入后的降解和新骨生长;通过组织病理学观察植入此材料后,周围组织和骨骼的变化,观察其降解的时间、过程等;通过不同降解速率的材料植入后的生物学观察,揭示该材料在体内的降解途径、代谢方式以及降解产物在体内的滞留情况,从而获得与骨组织正常生长相适配的降解速率,并评价该材料的生物相容性.结果 该材料植入后无血清镁含量的增高,材料降解产生的镁离子能够正常代谢,与对照组比较差异无统计学意义(P＞0.05),具备较好的生物相容性.放射学检查示HAP涂层镁合金材料在体内的降解速度缓慢,材料周围有新骨生成.未表面改性的材料在体内降解速度快,材料周围骨组织紊乱,可能有炎症反应发生.通过组织病理学观察,HAP涂层的试样周围有肉芽组织和新生骨小梁生成,未发现严重的肉芽肿胀和炎症反应;而无涂层的试样周围也有肉芽组织和骨小梁生成,但有较明显的肉芽肿胀和淋巴细胞反应.结论 HAP涂层镁合金材料不会造成血清中镁含量增高,可有效控制镁合金植入初期的降解速率,且具备良好的骨传导和骨诱导作用,加速骨组织的愈合.     

人工合成聚己内酯体内降解的研究

探讨新型可降解材料聚己内酯（ＰＣＬ）生物体内的降解性质。方法采用重量、分子量以及弯曲强度和弯曲模量、热力学性质等指标,观察植入兔背部肌肉中３、６、９、１２周的聚己内酯材料的降解性能。结果材料在植入１２周时,重量变化不明显,分子量下降不到１５％,材料弯曲强度由植入前的（３０．５２±２．９４）ｍＰａ变化为（３１．９６±１．３３）ｍＰａ;弯曲模量由植入前的（２４２．３２±１６．０６）ｍＰａ变化为（２３１．０５±２３．３０）ｍＰａ;超微形态及热力学性质改变也比较缓慢。结论ＰＣＬ降解速度慢,初始强度高、力学强度持续时间长,更适于作为骨折内固定物的生物材料。     

可降解聚己内酯修复骨缺损的实验研究

目的探讨聚己内酯(polycaprolactone,PCL)修复骨缺损的能力,为组织工程骨支架材料的可行性提供依据。方法新西兰大白兔65只,双侧股骨髁制成4.5mm×12mm的骨缺损动物模型。将PCL圆柱体植入到右侧骨缺损为实验组(n=60),羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)植入左侧骨缺损为对照组(n=60),空白组不植入任何物质(n=5)。于术后3、6、9和12个月将实验组及对照组取材进行大体观察、X线摄片、骨密度测定、99mTc-MDP扫描γ-显像比值测定及扫描电镜观察。空白组于术后12个月取材行大体观察。结果术后各时间点大体标本及X线片检查显示:实验组随着PCL材料的降解,骨缺损逐步被增生的骨质填充,无迟发性炎性反应出现;对照组无骨组织形成,为结缔组织充填;空白组大体观察缺损区未发现骨组织形成。骨密度测定表明:实验组骨密度增加,在各时间点与对照组比较有统计学意义(P<0.05)。99mTc-MDP扫描γ-显像显示:实验组比对照组有更多的放射性核素聚集。扫描电镜观察:术后12个月,实验组随着PCL材料的逐步降解,PCL纤维移行处界面形成较多的密质骨样组织;对照组HA-组织之间可见较多的排列不规则的胶原纤维包绕。结论PCL材料具有良好的生物相容性、缓慢降解和骨引导能力,可修复骨缺损。     

高压合成HA/PLGA骨折内固定材料的体内外降解研究

目的通过体内、外降解实验来探索超高压技术合成的HA／PLGA生物骨折内固定材料的降解规律。方法将HA／PLGA样品置于恒温SBF液中，定期测试失重率、平均分子量，并对试件作扫描电镜观察；同时将HA／PLGA样品置于新西兰白兔皮下、骨内，定期做光镜和电镜观察。结果HA／PLGA材料在体外的水解过程中，随着材料表面HA颗粒的脱落，水分子渐人材料内部，表现为早期平均分子量的降低，晚期失重率的升高。体内实验观测到材料逐渐被机体组织利用，并有血管等组织进入材料深部，形成对材料的持续性降僻。结论高压合成的HA／PLGA在体内实验期间显示出良好的组织相容性，并具有生物降解特性，可被机体利用形成新生骨组织。     

可吸收聚乳酸植入材料的实验观察

用国产可吸收聚乳酸材料进行体内、体外实验。体内实验分别将２０个试件植入５只兔体内，于术后不同时间观察其分子量，重量、形态变化及相应的组织反应。体外实验分别将试件浸泡于中性蒸馏水中，观察处理后ｐＨ值、分子量及拉伸强度变化。结果表明聚乳酸材料所引起的组织反应为轻度的无菌性炎症反应。体内、外实验结果均表明聚乳酸分子量降解较快，但试件在一定时间内维持形状不变，同时浸泡液的ｐＨ值亦稳定。伴随分子量的降解有拉伸强度的相应降低。     

甲壳素长纤维增强聚己内酯的制备及重建犬胸壁缺损的实验研究

目的观察可降解性甲壳素长纤维增强聚己内酯(PCL)人工肋条用于犬胸壁缺损重建的作用。方法采用熔融共混、模压法制备甲壳素长纤维增强PCL人工肋条。建立10只10cm×8cm的胸壁缺损犬动物模型,对其中8只犬采用甲壳素长纤维增强PCL人工肋条(实验组)、2只犬采用Marlex网(对照组)进行缺损修复,观察人工胸壁的植入状况及胸壁组织的再生过程,术后1,4和6个月时进行X线摄片、CT扫描检查。结果所有犬无手术死亡和围手术期死亡。实验组2只出现轻度的反常呼吸,2周后反常呼吸消失;无胸壁塌陷、感染,无严重并发症。肋骨断端接触处新生骨增生明显,与人工肋条紧密接触,界面良好,固定牢靠。对照组术后有明显的胸壁塌陷和反常呼吸,网材有皱折发生。结论可降解性甲壳素长纤维增强PCL人工肋条能够对胸壁提供有效的支撑作用。     

Reconstruction of rabbit Achilles tendon with three bioabsorbable materials: histological and biomechanical studies

This study investigated whether three biodegradable materials, poly–N–acetyl–D–glucosamine (chitin), poly-ε-caprolactone (p-CL), polylactic acid (PLA), and chitin/p-CL composite could be used as scaffold implants in the reconstruction of extra-articular ligaments or tendons. Braided artificial tendons made from these materials were soaked in phosphate-buffered saline or implanted in the subcutaneous tissue of 31 Japanese white rabbits and then subjected to load at failure testing. There was no significant loss of load at failure when chitin tendons were soaked in saline for 26 weeks, but a rapid decrease occurred in vivo. The other two types of tendons showed significant loss of strength after 26 weeks both in vitro and in vivo. Another 111 rabbits were used to assess Achilles tendon reconstruction with the braided tendon implants. The tendon regeneration process was assessed macroscopically, histologically, immunohistochemically, and mechanically (maximum load at failure). Chitin showed more rapid degradation than the other materials on histological examination. There was good formation of fibrous tissue composed of type I and type III collagen around the chitin, PLA, and chitin/p-CL fibers in comparison with p-CL fibers, but chitin tendons showed more rapid loss of strength after implantation. Both PLA and the chitin/p-CL composite tendons had good initial strength and showed increased ingrowth of fibrous tissue, suggesting that these materials are promising as artificial tendons. Received for publication on April 7, 1999; accepted on Oct. 26, 1999     

Use of ultra‐high molecular weight polycaprolactone scaffolds for ACL reconstruction

Previously, we reported on the implantation of electrospun polycaprolactone (PCL) grafts for use in ACL tissue engineering in a small animal model. In the present study, we hypothesized that grafts fabricated from ultra‐high molecular weight polycaprolactone (UHMWPCL) would have similarly favorable biologic properties but superior mechanical properties as compared to grafts fabricated from PCL. Two forms of polycaprolactone were obtained (UHMWPCL, MW = 500 kD, and PCL, MW = 80 kD) and electrospun into scaffolds that were used to perform ACL reconstruction in 7–8 week old male Lewis rats. The following groups were examined: UHMWPCL, PCL, flexor digitorum longus (FDL) allograft, native ACL, as well as sham surgery in which the ACL was transsected. At 16 weeks post‐operatively, biomechanical testing, histology, and immunohistochemistry (IHC) were performed. Analysis of cellularity indicated that there was no significant difference among the UHMWPCL, PCL, and FDL allograft groups. Quantification of birefringence from picrosirius red staining demonstrated significantly more aligned collagen fibers in the allograft than the PCL group, but no difference between the UHMWPCL and allograft groups. The peak load to failure of the UHMWPCL grafts was significantly higher than PCL, and not significantly different from FDL allograft. This in vivo study establishes the superiority of the higher molecular weight version of polycaprolactone over PCL as a scaffold material for ACL reconstruction. By 16 weeks after implantation, the UHMWPCL grafts were not significantly different from the FDL allografts in terms of cellularity, peak load to failure, stiffness, and collagen fiber alignment. © 2015 Orthopaedic Research Society. Published by Wiley Periodicals, Inc. J Orthop Res 34:828–835, 2016.     

仿生型人工小血管支架的构建与体内降解研究

目的 以复合成型工艺构建可降解仿生型人工小血管支架,观察其体内降解过程及组织反应.方法 模仿天然血管的三层结构,使用可降解的聚埘二氧环己酮(PDS)编织支架作为中间弹力层、以小肠黏膜F层(SIS)为外层、内层用共混硫酸软骨素胶原海绵涂层构建复合型人工小血管支架,将支架材料植入比格犬背部脊柱两侧肌肉内,于2、4、12、24周取材,行组织学和透视电镜观察.结果 所有实验动物术后活动正常,切口I期愈合.2～4周时,SIS与胶原结构基本保持,日J见较多的炎细胞浸润,胶原海绵网孔结构开始破坏融合,形成板层结构.12周时,自身纤维结缔组织完全取代胶原海绵材料,纤维组织广泛长人网材孔间隙内,PDS发生了部分的降解,炎细胞浸润明显消退.24周时,支架材料完全吸收,被新生纤维组织填充,炎细胞和和异物巨噬细胞少见.降解过程中未见材料周围组织变性、坏死或肉芽肿异常增生现象.结论 本实验制备的仿生型人工小血管支架组织反应轻,降解时间合适,满足体内组织再生要求,可用于下一步实验.     

Rotator cuff regeneration using chitin fabric as an acellular matrix

Twenty-one rabbits were used to investigate the feasibility of using nonwoven chitin fabric as an acellular matrix for rotator cuff regeneration. Infraspinatus tendons were cut bilaterally to create 10 x 10-mm defects. The defect in the right shoulder was covered with chitin fabric. The contralateral defect was left free as a control. The specimens were evaluated histologically and immunohistochemically at 2, 4, 8, and 12 weeks and biomechanically at 12 weeks after surgery. The acellular matrix increased cell numbers and improved collagen fiber alignment. The regenerated tissues were composed of type III collagen. The structural properties of the grafted shoulder were significantly greater than those of the control. This study revealed that using chitin fabric as an acellular matrix has advantages in enhancing both biologic and mechanical regeneration of rotator cuff tendons.     

Vascular adaptation of intact joint stabilizing structures in the posterior cruciate ligament deficient rabbit knee.

Loss of the posterior cruciate ligament (PCL) of the knee has a significant impact on joint stability and biomechanical function. Changes in joint biomechanics may result in mal-adaptive tissue degeneration and functional alteration of supporting ligaments. This study examines the effects of joint laxity on the vascular physiology of the intact anterior cruciate (ACL) and medial collateral (MCL) ligaments after PCL transection in rabbits.One-year-old female New Zealand white rabbits were assigned to control (n=12), sham-operated (n=12) or PCL transected (2, 6 or 16 weeks, n=12 per time point) groups. Half of the animals (n=6 per group) were used for ACL and MCL blood flow determination using coloured microsphere infusion (ml/min/100 g), and half were used for vascular volume determination (given as vascular index, micro l/g).In the MCL, PCL transection induced large, significant (4-5-fold) increases in blood flow (peak at 2 weeks) and vascular index (peak at 6 weeks) compared to sham-operated animals that returned towards control values by 16 weeks. In contrast, the ACL showed no increase in blood flow in lax joints, and a relatively small (2-fold) increase in vascular index at 6 weeks only. The wet weight and water content of both the MCL and ACL were significantly increased in PCL-deficient joints.We conclude that joint laxity (instability) subsequent to loss of the PCL in rabbits impacts the vascular physiology of intact supporting ligaments, inducing both vasomotor and angiogenic responses in the MCL. Changes in wet weight and water content of both the MCL and ACL demonstrate prolonged physiological adaptation of intact structures in lax joints.     

不同结构聚酯的体外生物降解

目的 :观察自行合成的聚己内脂 (PCL)、聚丙交酯 (PLA)及其不同比例的共聚物己内酯 /丙交酯共聚物a(PCLA2 /1)、己内酯 /丙交酯共聚物b(PCLA1/2 )在体外模拟的不同生物环境中的降解性质 ,探讨环境及材料结构与生物降解性质的关系 ,为在不同生物环境下选用适宜的生物降解材料提供实验依据。方法 :4种聚合物在血浆、胆汁、胰腺悬液中降解 1～ 7d ,观察材料的物理性状改变、测量质量损失和分子量变化。结果 :在不同生物降解液中 :PCL降解不明显、PLA降解最明显 ,PCLA2 /1和PCLA1/2在不同环境中降解规律不同。结论 :用不同比例单体共聚的方法获得了不同结构的生物材料 ,它们在不同环境中降解性质不同。     

携带缓释药物的生物可降解输尿管支架体内外降解特性研究

目的 观察携带缓释药物的生物可降解输尿管支架的体内外降解特性,比较输尿管裸支架与输尿管药物支架的生物相容性等差异.方法 将输尿管裸支架与输尿管药物支架分别浸泡于新鲜人体尿液中,观察体外支架降解.将两种输尿管支架分别包埋于18只Wistar大鼠脊柱两侧肌肉内.通过组织切片染色、扫描电镜、相对分子质量测定及质量变化分析体内生物可降解特性差异.结果 输尿管药物支架体外人体尿液浸泡10周时,支架失重率已达35%.切片染色发现组织反应较轻,纤维增生不明显.扫描电镜支架表面失去原有形态,出现大块状脱落物.12周时,降解为细小泥沙样颗粒输尿管裸支架组纤维膜厚(21.24±3.27)μm,输尿管药物支架组纤维膜厚(10.75±3.69)μm,两组比较差异有统计学意义(P＜0.01).结论 与输尿管裸支架比较,输尿管药物支架的降解特性相似,但炎症反应轻,包裹纤维膜厚度更薄,具有良好的组织相容性.     

几丁质-胶原蛋白膜的制作及皮下埋植实验

目的 探讨几丁质—胶原蛋白膜作为真皮支架的可行性。方法 以酸溶法制备胶原溶液，添加一定比例的脱乙酰化几丁质，冻干成膜，0．05％戊二醛溶液浸泡交联，行体外酶降解实验，检测其耐受酶降解能力；将制备的几丁质—胶原蛋白膜包埋于36只SD大鼠皮下，术后3、5天，1、2、3、4、6、8和12周取材，捡a其组织相容性、血管化能力及材料在体内障解情况。结果 制备的几丁质—胶原蛋白膜，呈微黄、半透明状，纤维排列呈网状，一例较光滑，孔小，另一例孔稍大，孔径大小保持在50～250μm之间，其体外降解缓慢。皮下埋植实验术后5天～2周显示材料具有良好的组织相容性，无明显炎性反应，血管化早，体内障解缓慢；8周后经改建可形成纤维排列较规则的类真皮样结构。结论 几丁质—胶原蛋白膜具有较好的物理及生物学性能，组织相容性好，血管化能力强，体内、外降解缓慢，具有良好的真皮替代功能。