β-TCP/α-CSH复合植骨材料固化性能与力学强度

目的检测β-磷酸三钙(β-TCP)/α-半水硫酸钙(α-CSH)复合人工骨的固化性能与力学强度。方法将β-TCP/α-CSH复合人工骨与蒸馏水按1g:0.1 mL、1g:0.2 mL、1g:0.3 mL、1g:0.4 mL、1g:0.5 mL的比例混合,测试其初凝时间、终凝时间、压缩强度,并进行X线衍射和扫描电镜观察。结果复合人工骨的固化时间均随着固化液比例的增加,初凝时间和终凝时间逐渐延长,固液比为1g:0.2 mL时初凝时间为(4.6±1.3)min,终凝时间为(13.1±2.9)min。复合人工骨的平均抗压强度固化1 d时达到7.86 MPa,较近单相β-TCP组升高约1倍,XRD检测固化后没有其他物质产生,只是α-CSH在固化过程中转化为二水硫酸钙(CSD),扫描电镜可见固化后粗大CSD颗粒形成短柱状结构覆盖在多孔状β-TCP表面。结论通过调整β-TCP/α-CSH的固液比可以调整其固化时间和压缩强度。     

β-TCP/α-CSH复合植骨材料的制备与理化性能检测

目的探讨近单相β-磷酸三钙(β-TCP)颗粒与α-半水硫酸钙(α-CSH)制备复合植骨材料的可行性和方法。方法松质骨通过2次煅烧和磷酸氢二胺[(NH4)2HPO4]溶液处理制备近单相β-TCP颗粒;二水硫酸钙在额定温度和压力下,采用水热方法制备α-CSH。将近单相β-TCP颗粒与α-CSH混合制备β-TCP/α-CSH复合植骨材料。进行差热-热重(DTA)、X射线衍射(XRD)、骨扫描电子显微镜、孔隙率和固化强度检测。结果采用两步煅烧法可成功制备近单相β-TCP颗粒,其孔隙率为57.63%,表现为大孔/微孔的双峰曲线;额定温度和压力可制备高纯度α-CSH。将β-TCP颗粒和α-CSH混合获得复合植骨材料,其固化后平均抗压强度在1 d时达到7.86 MPa,较β-TCP抗压强度升高约1倍。结论采用上述方法成功制备具有自固化性能的β-TCP/α-CSH新型复合植骨材料。     

α-CSH/NC复合植骨材料的理化性质研究

目的利用纳米纤维素(nanocellulose,NC)的材料特性,增强α-硫酸钙(α-calcium sulphate hemihydrate,α-CSH)的结构稳定性,以获取理化性质更加优异的复合植骨材料。方法以α-CSH为基质,按照NC在复合材料中所占比例0%、1%、2%、3%、4%、5%、7.5%、10%(质量分数)分别制作复合植骨材料,测定其力学强度、密度、代谢速率等理化性能,并行XRD分析以及扫描电镜观察。结果 NC能够显著增强α-CSH的力学性能,使其抗压强度达34.87 MPa±2.08MPa,并且使植骨材料密度降低,代谢时间延长。XRD分析示制备过程中无其他物质产生,对其转化产物分析示NC对α-CSH的转化过程无影响。扫描电镜观察可见NC穿梭于晶体空隙之间,形成三维网络结构,并同晶体结构牢固结合。结论 NC能够显著增强α-CSH的理化性质,使其更加复合临床植骨需求。     

硫酸钙/纳米羟基磷灰石构建人工骨材料的实验研究

目的探索将纳米羟基磷灰石（n-HA）/硫酸钙与半水硫酸钙（2CaSO4·H2O,CSH）组合构建一种新型的人工骨材料,研究其降解速度、理化特性及物质的变化过程,并对该变化与构建人工骨材料的成骨活性的相互作用及关系进行分析。方法模拟人体体液SBF9#浸泡液,将5组样品进行浸泡测试;5组分别是：n-HA、CSH、CSH/10wt%HA、CSH/20wt%HA和CSH/40wt%HA,测定钙磷元素释放速率、失重率及CSH/HA变化并对复合人工骨材料表面形态作扫描电镜观察和XRD分析。结果体外浸泡后,n-HA在24h内质量失重50%,24h后基本稳定;CSH外形及失重变化稳定,但2周后仅剩余少量,到17天时完全降解;3组复合材料质量失重及外形变化不大。5组在浸泡后24h内均有Ca释放,但n-HA组的Ca释放低于其他4组,各组均有P元素释出,但随时间逐渐减少。XRD结果分析：复合人工骨材料浸泡中的峰值下降,HA峰值强度增高。电镜观察到浸泡后复合材料形成新的晶体形态。结论本研究将硫酸钙、纳米羟基磷灰石2种材料复合,其主要成分存在相互作用,在模拟人体体液浸泡的环境下出现表面Ca、P元素的释放-吸附动态过程并新生磷灰石层,材料的降解速度可通过调节成分配比而加以控制。     

复合纳米人工骨的注射、凝固及其机械性能研究

目的 构建半水硫酸钙和纳米羟基磷灰石为主的复合人工骨材料并对其注射性能、凝固性能和机械强度的影响因素进行考察.方法 测试不同液固比条件下复合材料的注射特性,25℃和37℃时分别测试不同液固比、不同二水硫酸钙促凝剂条件下的材料初、终凝时间和压缩强度,均与纯硫酸钙作对比.结果 液固比0.50以上时注射性能满意.无论何种液/固比,复合材料的凝固时间均较硫酸钙延长,37℃下的凝固时间较25℃下延长.一定范围内促凝剂用量过大或过小均使凝固时间延长.液固比越大或促凝剂用量越高,材料压缩强度越低.纳米磷灰石含量增大则材料强度降低.结论 合理掌握纳米磷灰石的比例,液固比和促凝剂的用量,是开发可注射纳米人工骨的关键.     

纳米羟基磷灰石/硫酸钙复合人工骨的生物安全性研究

目的研制纳米羟基磷灰石/半水硫酸钙(n-HA/CSH)复合型人工骨,并对其进行体内、外生物安全性测试。方法对n-HA/CSH人工骨进行急性全身毒性试验、皮内刺激试验、致敏试验、MTT细胞毒性试验和遗传毒性实验(Ames试验)并与对照组比较。结果人工骨浸取液静脉及腹腔注射后不引起小鼠呼吸、进食改变或死亡,体重稳定。家兔皮内注射72小时后仅出现红斑或微弱水肿,豚鼠皮内注射后未出现过敏反应。MTT细胞毒性试验显示含HA10%、20%、40%人工骨及纯n-HA、CSH的细胞增殖率均在77%以上,细胞毒性均为0～1级,Ames试验表明含HA40%人工骨的不同浓度生理盐水浸取液引起鼠伤寒沙门氏菌回复突变数均不超过阴性对照组的2倍。结论n-HA/CSH复合材料不引起全身毒性反应、皮内刺激反应和急性过敏反应。且无MTT细胞毒性,细胞相容性良好。同时,复合材料的生理盐水浸取液不引起鼠伤寒沙门氏菌回复突变数增加。     

纳米羟基磷灰石复合人工骨材料的研究进展

近年来,随着材料科学的发展,人工骨材料的构建与合成有了突破性的进展。纳米羟基磷灰石是自然骨的天然组分,具备良好的骨传导性、诱导性及生物相容性,因而被广泛应用于人工骨材料的构建中;但单纯的羟基磷灰石作为人工骨材料时由于其强度低、韧性差、体内降解速率缓慢等特性受到一定程度的制约。因此,对纳米羟基磷灰石与其他材料进行多相复合以尽可能的模拟正常骨组织结构或赋予其一定的特殊性能是当前人工骨领域的研究热点。本文从纳米羟基磷灰石支架材料、具备特殊性能的复合人工骨材料的研究现状等方面做一综述。     

基于骨和无有机成分骨与羟基磷灰石压缩性能实验比较的强度分析

目的分析判定以珊瑚为基体,通过水热交换法制成的羟基磷灰石植入体内后的强度是否可以达到活体骨的水平。方法实验测量羟基磷灰石、含有机成分的骨、无有机成分的骨的压缩极限应力。通过对比羟基磷灰石、骨及无有机成分的骨的压缩强度差别,确定胶原纤维对骨压缩强度的作用,进而应用经验模型预估人造羟基磷灰石在一定空隙度(0.1～0.5)范围变化时的强度。结果羟基磷灰石、骨及无有机成分的压缩强度分别为14.1 GPa、207 GPa和31.7 GPa。结论去除骨中的有机成分后其压缩强度降低约80%。水热交换法制成的羟基磷灰石抗压强度可能高于骨内羟基磷灰石,这种骨替代材料植入体内后,随着骨和纤维组织在内部生长,其强度有可能达到活体骨的水平。     

β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨体外降解速度可与成骨一致

背景：骨修复材料的理想降解速度应该与新骨形成速度相匹配,逐渐被新生骨逐渐爬行替代。 目的：探讨β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨的体外降解速度。 方法：将β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨、β-磷酸三钙、α-半水硫酸钙试件置于PBS模拟体液中,测量不同浸泡时间的pH变化、试件降解率和压缩强度变化。 结果与结论：在模拟体液中复合人工骨和α-半水硫酸钙的pH值随时间延长逐渐降低,而β-磷酸三钙的pH值变化不大,4周后复合人工骨的pH值稳定在5.6左右。PBS模拟体液浸泡过程中,复合人工骨与α-半水硫酸钙的质量和压缩强度均随时间延长而不断降低,而β-磷酸三钙的质量随时间的变化降低较小。说明β-磷酸三钙/α-半水硫酸钙复合人工骨通过物理溶解而逐渐降解,其体外降解率介于β-磷酸三钙和α-半水硫酸钙之间。     

多孔纳米羟基磷灰石/壳聚糖支架材料复合成骨细胞的异位成骨

目的评价多孔纳米羟基磷灰石/壳聚糖﹙nHA/CS﹚支架与成骨细胞复合植入大鼠股部肌袋模型内的异位成骨能力。方法采用共沉淀和粒子沥滤法制备多孔nHA/CS。分离培养培养SD大鼠成骨细胞,并将其与多孔nHA/CS共同培养来构建组织工程骨。将所构建的组织工程骨和空白nHA/CS支架材料分别植入SD大鼠股部肌袋模型内。分别在植入2、4、6、8周后,将植入的支架材料取出行苏木精-伊红染色观察新骨形成情况,并应用JEDA-801D形态学图象分析系统来计算新骨生成率。用SPSS13.0软件包对测定结果进行单因素方差分析。结果在各观察时间段内成骨细胞复合多孔nHA/CS组新骨生成量均多于nHA/CS。结论多孔nHA/CS复合成骨细胞支架材料具有异位成骨能力。     

注射型纳米羟基磷灰石/聚酰胺生物活性骨修复材料的研究

利用羟基磷灰石纳米晶体与聚酰胺66复合，构成新型生物活性骨修复材料，探讨用于不规则骨缺损修复的注射型纳米复合人工骨的生物学特性及骨组织修复能力。对该材料进行X射线衍射分析、凝结时间、凝结强度等研究及动物实验研究，评价该材料的组织相容性和缺损骨组织的修复能力。结果表明该材料的X射线衍射谱与羟基磷灰石／聚酰胺复合材料的X射线衍射谱相同；液固比为0．5时复合材料易于注射；在生理盐水或血液中的凝固时间为25～30min；在生理盐水中固化48h后，抗压强度为37MPa。植入后牙槽嵴表面软组织愈合良好，实验侧牙槽嵴修复高度明显大于对照侧；组织形态学观察，4周时材料周围未见有成骨迹象，16周时材料被包裹并在与其相连的区域出现成骨早期的片状结缔组织。研究证实，以一定的复合比例构成的纳米羟基磷灰石／聚酰胺66复合材料组织相容性良好，可以注射方式实现对不规则骨缺损的修复。     

多孔纳米羟基磷灰石/聚酰胺复合骨修复材料的制备

BACKGROUND: Compared with dense bone repair materials, porous materials has lower intensity, but its three-dimensional porous network structure can ensure a larger surface area that is more conducive to cell adhesion, growth and division as well as nutrient transmission. OBJECTIVE: To investigate the preparation and performance of porous nano-hydroxyapatite/polyamide composites. METHODS: Porous nano-hydroxyapatite/polyamide composites were prepared using chemical foaming method, and different composite bone repair materials were made by regulating foaming agent amount and nano-hydroxyapatite content. Mechanical properties, porosity and composition of the composite bone repair materials were detected. RESULTS AND CONCLUSION: Porous nano-hydroxyapatite/polyamide composites were substantially tubular  channels, and had relatively good connectivity and uniform distribution, with a pore size of 260-400 μm, porosity of 35%-57%. Foaming agent amount, nano-hydroxyapatite content and density of composite materials all are influential factors of the total porosity. Porous nano-hydroxyapatite/polyamide composites have better mechanical properties and compressive strength than the cancellous bone, and the foaming agent has no influence on its shape, composition and diffraction peaks.      

纳米羟基磷灰石/硫酸钙人工骨在模拟体液浸泡环境下的行为研究

目的 将纳米羟基磷灰石与半水硫酸钙组合构建一种可注射的人工骨材料,研究其在模拟体液环境中的降解与物质变化,并探讨该变化与材料成骨活性的关系.方法 采用模拟人体体液SBF9#浸泡两种晶体物质和不同成分组合的复合材料样品,测定失重率、钙磷元素释放速率,并对材料表面形态和晶体变化作扫描电镜观察和XRD分析.结果 纯羟基磷灰石在早期快速失重后保持稳定,其余材料均稳定降解,复合材料的HA含量越高,降解速率越快.纳米羟基磷灰石组的溶液Ca浓度始终较低;各组均有P元素释出,但随时间减少.XRD分析发现复合材料浸泡中CS峰下降,HA峰强度增高.扫描电镜观察到浸泡后复合材料表面呈现新的晶体形态.结论 CSD与HA在SBF环境下可能出现表面Ca、P的释放-吸附动态过程,材料的降解速度主要取决于CSD,可通过调节成分配比而加以控制.     

羟基磷灰石/聚乳酸复合人工骨修复材料的研究进展

近年来,羟基磷灰石/聚乳酸复合生物材料用做人工骨修复材料得到了广泛的研究。本文综述了近年来羟基磷灰石/聚乳酸(HA/PLA)复合人工骨修复材料的各种制备方法及其性能影响因素的研究进展。     

脊柱侧弯矫正融合中新型植骨材料的特点

背景：随着外科技术的进步,尤其脊柱侧凸矫形手术的推广,对植骨材料提出了更高的要求,要求植骨材料既有成骨活性,又要在结构和机械性能上显示与自然骨类似的特性,同时还要符合生物力学要求。 目的：综述脊柱侧弯矫正融合中新型植骨材料的应用进展。 方法：应用计算机检索2009至2012年 Elsevier全文数据库相关文章,检索词“nano-hydroxyapatite,hydroxyapatite,scoliosis”,并限定文章语言种类为English。同时计算机检索同方、知网中国期刊全文数据库相关文章,检索词为“脊柱侧凸,植骨材料,纳米人工骨,骨形态发生蛋白2,人工骨”,并限定文章语言种类为中文。最终纳入符合标准的文献27篇。 结果与结论：纳米人工骨具有良好的生物相容性及骨传导性,模仿天然骨的成分及结构特征,结构上与自然骨结晶部分基本一致,可为细胞提供与天然骨相类似的微环境。在脊柱外科中骨性融合是脊柱侧凸手术治疗成功的标志之一,植骨材料的来源一直困扰着脊柱外科医生。寻找一种能形成骨性融合又具有成骨活性的材料是目前国内外研究的热点,纳米人工骨在脊柱外科的应用展现了广阔的前景。     

粉体粒径对碳酸化羟基磷灰石水泥固化时间和压缩强度的影响

目的　检测不同粉体粒径对碳酸化羟基磷灰石水泥 (carbonatedhydroxyapatitecement,CHC)的固化时间和压缩强度的影响 ,为其修复骨缺损提供理论基础。方法　采用研磨和超细粉体技术制备 4 0 0目、6 0 0目和超细粉体粒径的CHC干粉 ,检测不同粉体粒径对CHC固化时间和压缩强度变化。结果　超细CHC干粉平均粒径为3.10 9μm ,比表面积为 2 .2 88m2 /cm3 ,在 37℃、10 0 %湿度条件下CHC固化时间随粉体粒径减小而缩短 ,而固化后压缩强度随粉体粒径缩小而升高 ,超细粉体CHC初凝时间 3min ,终凝时间 8min ,最终固化后压缩强度 (5 1.0 4 2± 3.72 8)MPa。结论　超细CHC具有原位固化性能 ,固化时间合理 ,压缩强度高 ,比较符合临床使用的要求     

兔腰椎间应用可注射型n-HA/Col骨材料融合效果的实验研究

目的观察可注射型纳米羟基磷灰石/胶原(n-HA/Col)复合骨材料在兔腰椎椎间缺损区的融合效果。方法新西兰大白兔16只,通过经腹腔腰椎前路手术建立L5/6、L6/7和L7/S1节段椎间缺损的实验模型,其中L5/6椎间缺损区不植入任何材料,作为空白阴性对照组;L6/7椎间缺损区植入可注射型纳米羟基磷灰石/胶原复合骨材料,作为实验组;L7/S1椎间缺损区植入固体型纳米羟基磷灰石/胶原复合骨材料,作为阳性对照组。所有的动物在术后当日均进行放射学检查,分别在术后4、8、12、16周4个时间点处死4只动物,获取腰椎标本,评估植入材料融合情况;行X线和CT扫描三维重建观察椎间融合形态;Masson染色结果应用Image-proplus 6.0软件计算不同区域骨组织与所在区域的比值,分析椎间融合组织结构。结果术后当日CT显示造模成功。术后4、8、12、16周影像学和组织学结果显示:随着时间延长,L6/7和L7/S1椎间成骨逐渐增强,两者成骨能力无明显差异(>0.05),而L5/6椎间未见明显的成骨影像。结论可注射型纳米羟基磷灰石/胶原复合材料在兔椎体间融合效果确切。     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺材料的体内成骨能力

背景：作为骨修复重建材料,纳米羟基磷灰石具有良好生物相容性及骨传导性,但临床上中单一使用纳米羟基磷灰石尚存在许多不足。目的：观察纳米羟基磷灰石/聚酰胺材料的体内成骨能力。方法：取24只新西兰大白兔,进行纳米羟基磷灰石/聚酰胺人工肱骨头置换,分别于置换后3,6,12,24周,进行X射线观察、组织学观察。结果与结论：①X射线观察：不同时间点材料上端皮质均未出现骨皮质变薄、异位骨化等发生,纳米羟基磷灰石/聚酰胺材料无碎裂迹象,材料四周皮质均可见模糊界面,密度随着时间的增加而增加。②组织学观察：置换后3周,可见大量细胞,包括间充质细胞、单核巨噬细胞等;置换后6周,仍可见界膜内的大量纤维组织、成纤维细胞、单核巨噬细胞,而软骨细胞和成骨细胞分布较少;置换后12周,大范围原始骨小梁开始形成且多呈扁平状,排列整齐有序;置换后24周,组织界膜被骨细胞充斥,骨小梁表面的细胞较规则,骨组织原始细胞开始转变为板层状骨。说明纳米羟基磷灰石/聚酰胺材料具有良好的成骨能力。 ;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     

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。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：     

纳米羟基磷灰石/羧甲基壳聚糖-海藻酸钠复合骨水泥的性能

背景：目前普遍使用的黏合剂对粉碎骨折块进行黏合复位或多或少都存在一些缺陷。 目的：研制具有黏接骨骼作用的生物活性骨水泥。 方法：应用共沉淀法制备纳米羟基磷灰石/羧甲基壳聚糖-海藻酸钠复合材料作为骨水泥的固相粉体,将柠檬酸衍生物配制成溶液作为液相。通过优化实验,从骨水泥的固化时间、抗压强度、抗拉强度、抗稀散性等方面确定最佳配比。 结果与结论：纳米羟基磷灰石/羧甲基壳聚糖-海藻酸钠质量比为65/35,其中羧甲基壳聚糖和海藻酸钠质量比为4∶1时复合成粉体,并按固液比为1.0∶0.5(g∶mL)调拌后形成的骨水泥呈膏状,塑形性和抗稀散性能良好,固化时间12~18 min,抗压强度为(4.5±2.1) MPa。体外黏接猪股骨头抗拉强度在不同室温下无显著性差异无显著性意义(P > 0.05),固化后2 h的抗拉强度达到24 h的94%。骨水泥为多孔状结构,孔径为100~300 μm,纳米羟基磷灰石分布较均匀。提示制备的纳米羟基磷灰石/羧甲基壳聚糖-海藻酸钠复合骨水泥具有良好的生物活性、适当的力学强度以及较好的黏合强度。