珍珠层在骨替代材料方面的研究进展

寻找和研制理想的骨移植、骨修复替代材料一直是医学生物材料领域的重大课题。珍珠层的理化性质及生物学特性与骨组织非常接近,是一种理想的天然成骨材料。文章综述了珍珠层的一般理化特性、有机质的成分分析、生物相容性、生物降解性、矿化成骨特性及其机理的研究和应用现状。     

珍珠层人工骨对成骨细胞在体内外增殖的作用

目的：通过成骨细胞与珍珠层／聚乳酸人工骨复合后在体内外增殖的研究，探讨珍珠层／聚乳酸人工骨的生物相容性。方法：将新西兰大白兔成骨细胞种植到珍珠层／聚乳酸人工骨材料上，用四唑盐(MTT)比色法、扫描电镜研究成骨细胞在体外增殖情况；在体外用5-溴脱氧尿嘧啶核苷(Brdu)标记成骨细胞，并将标记的同种异体成骨细胞接种于珍珠层／聚乳酸人工骨表面，复合培养1周后植入体内，采用免疫组化法，与体外检测孔对比，检测成骨细胞在体内的存活、增殖情况。结果：MTT法显示随培养时间的延长，细胞在材料表面不断增殖；电镜显示，体外细胞在材料表面及孔隙中附着、生长良好，存在接触抑制现象；成骨细胞与珍珠层／聚乳酸人工骨复合后能在体内继续存活并增殖。结论：珍珠层／聚乳酸人工骨对成骨细胞在体内外增殖无明显影响，具有良好的生物相容性。     

磷酸三钙人工骨的研究进展

磷酸三钙(TCP)材料是目前国内外研究较多的骨替代材料之一。本文对磷酸三钙人工骨的理化特性、生物相容性、成骨特点、生物降解性能及应用现状等进行综述,认为其理化性能与骨组织相似,生物相容性良好,具有传导成骨能力,能在体内进行生物降解,应用前景广阔。     

珍珠层聚乳酸人工骨的细胞毒性实验

目的 研究珍珠层聚乳酸人工骨的细胞毒性。方法 将人成骨细胞与珍珠层聚乳酸人工骨浸提液复合培养作为实验组，对照组单纯加细胞培养液。通过MTT法检测成骨细胞代谢活性；考马斯亮蓝测定细胞蛋白含量；金氏比色法检测细胞碱性磷酸酶活性。结果 与人工骨材料浸提液复合培养的成骨细胞在细胞增殖状况、蛋白质含量、碱性磷酸酶活性等指标与正常组相比较差异无显著性。结论 珍珠层聚乳酸人工骨材料对成骨细胞未产生毒性反应。     

珍珠层人工骨与人骨髓基质细胞的生物相容性

目的:探讨人骨髓基质细胞与珍珠层人工骨的生物相容性,为选择更好的骨组织工程材料提供实验依据。方法:实验于2005-05/10在南方医科大学南方医院脊柱骨科实验室完成。采用模压成型专利技术,将珍珠层粉与消旋聚乳酸制成三维多孔材料,孔径200～500nm。将制作好的材料切制成8mm×8mm×2mm大小的块状,乙醇及去离子水湿化,自然干燥,高温湿热灭菌后备用。骨髓基质细胞取自健康成年男性(自愿捐献)。体外培养人骨髓基质细胞,与珍珠层-聚乳酸复合人工骨共同培养。实验分两组:珍珠层人工骨组加入块状的珍珠层人工骨,对照组不加处理因素。采用倒置相差显微镜、扫描电镜进行形态学观察,噻唑蓝法进行细胞增殖等指标测定,考马斯亮蓝法微量测定细胞蛋白含量。结果:①随着培养时间的延长,各组细胞数量逐渐增加,各时间点珍珠层人工骨组与对照组相比,差异无显著性意义(P>0.05)。②培养3d,珍珠层人工骨组和对照组蛋白含量相比较差异无显著性意义(分别为0.39±0.02,0.37±0.03,P>0.05);培养7d后,珍珠层人工骨组蛋白含量高于对照组,差异有显著性意义(分别为0.97±0.05,0.83±0.03,P<0.05)。③倒置相差显微镜观察,7d时可见细胞在珍珠层人工骨周围密集生长。珍珠层人工骨组细胞生长状态与对照组相比差异不明显,未见到细胞大量凋亡、衰老及异常分裂现象。④扫描电镜观察,共同培养第7天,可见梭形骨髓基质细胞大量紧密生长在珍珠层人工骨表面,呈集束状排列,边缘部分细胞可见到伪足。结论:珍珠层人工骨具有良好的生物相容性,可作为骨髓基质细胞的载体而应用于骨组织工程的研究。     

珍珠层人工骨对成骨细胞在体内外增殖的作用

目的:通过成骨细胞与珍珠层/聚乳酸人工骨复合后在体内外增殖的研究,探讨珍珠层/聚乳酸人工骨的生物相容性。方法:将新西兰大白兔成骨细胞种植到珍珠层/聚乳酸人工骨材料上,用四唑盐(MTT)比色法、扫描电镜研究成骨细胞在体外增殖情况;在体外用5-溴脱氧尿嘧啶核苷(Brdu)标记成骨细胞,并将标记的同种异体成骨细胞接种于珍珠层/聚乳酸人工骨表面,复合培养1周后植入体内,采用免疫组化法,与体外检测孔对比,检测成骨细胞在体内的存活、增殖情况。结果:MTT法显示随培养时间的延长,细胞在材料表面不断增殖;电镜显示,体外细胞在材料表面及孔隙中附着、生长良好,存在接触抑制现象;成骨细胞与珍珠层/聚乳酸人工骨复合后能在体内继续存活并增殖。结论:珍珠层/聚乳酸人工骨对成骨细胞在体内外增殖无明显影响,具有良好的生物相容性。     

珍珠层聚乳酸人工骨的细胞毒性实验

目的研究珍珠层聚乳酸人工骨的细胞毒性。方法将人成骨细胞与珍珠层聚乳酸人工骨浸提液复合培养作为实验组,对照组单纯加细胞培养液。通过MTT法检测成骨细胞代谢活性;考马斯亮蓝测定细胞蛋白含量;金氏比色法检测细胞碱性磷酸酶活性。结果与人工骨材料浸提液复合培养的成骨细胞在细胞增殖状况、蛋白质含量、碱性磷酸酶活性等指标与正常组相比较差异无显著性。结论珍珠层聚乳酸人工骨材料对成骨细胞未产生毒性反应。     

纳米珍珠层人工骨构建骨诱导型组织工程化骨治疗犬股骨头坏死

背景:将生长因子和少量自体骨髓与支架材料复合构成诱导型组织工程化骨,省略了分离及体外培养细胞的步骤和费用,防止了相关的污染和细胞性状改变等,是一种现阶段较为可行的诱导骨组织再生的方法.目的:探讨纳米珍珠层人工骨作为骨形态发生蛋白和自体骨髓载体的可行性,以及其构建的诱导型组织工程化骨治疗股骨头坏死的疗效.方法:健康成年杂种犬建立股骨头坏死模型,分别给予髓芯减压结合植入纳米珍珠层人工骨治疗,单纯髓芯减压治疗.术后4、12周分批处死动物行影像学、生物力学及组织学检查.结果与结论:纳米珍珠层人工骨组的抗压强度高于髓芯减压组和坏死组(P=0.000),纳米珍珠层人工骨组新骨形成明显,表现为软骨内化骨;髓芯减压组未见新骨形成,仅纤维组织填充减压区.结果提示纳米珍珠层人工骨可以作为骨形态发生蛋白和自体骨髓的载体,其构建的诱导型组织工程化骨可改善股骨头抗压强度,促进新骨形成和进行坏死修复.     

珍珠层聚乳酸人工骨对家兔肝肾功能的影响

目的：在理论上珍珠层聚乳酸人工骨具备了理想人工骨的特性，但其植入体内的生物安全性如何?为此探讨将其植入家兔体内后对家兔肝肾功能的影响。方法：实验于2004-03／06在第一军医大学南方医院中心实验室完成。清洁级新西兰大白兔9只，雌雄不限，体质量(2．5&;#177;O．3)kg。将珍珠层聚乳酸人工骨材料植入家兔背部肌袋内，于手术前、手术后第1，2，3，4周抽静脉血，进行肝肾功能检测。术前和术后进行对照，比较观察有无差异。结果：手术前血尿素氮(BUN)、肌酐(Cr)、白蛋白(A)、球蛋白(G)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)分别为(33．6&;#177;4．7)mmol／L，(86．O&;#177;2．3)μmol／L，(44．1&;#177;1．5)g／L，(14．9&;#177;1．3)g／L，(560．1&;#177;78．3．)nkat／L，(381．7&;#177;76．7)nkat／L，手术后各项指标差异均无显著性意义(F=O．442～2．557．P＞O．05)。结论：珍珠层聚乳酸人工骨材料植入家兔背部肌肉内对体现兔肾功能的血尿素氮、肌酐及肝功能的白蛋白、球蛋白等因子无影响。     

骨组织工程研究中种子细胞、支架材料及其相互关系

近年来随着细胞生物学、分子生物学、免疫学、物理学、生物材料学和临床医学等相关学科的飞速发展，骨组织工程的研究也得到长足的发展，但目前骨组织工程中不同的种子细胞有不同的生物学特性，在骨组织工程的研究中选择不同的种子细胞，在体外构建的组织工程化活性骨的质量也不同，不同的支架材料有不同的理化特性，无论天然材料或是人工材料，各有优缺点，尚缺乏理想的支架材料，在体外构建组织工程化活性骨的过程中，种子细胞与支架材料的有效结合才能提高组织工程化活性骨的质量，目前各种构建方法及应用的支架材料在体外构建的组织工程化活性骨的质量尚不能满足要求，为在骨组织工程研究中合理选择种子细胞、支架材料以及促进种子细胞与支架黏附的方法，就其中种子细胞、支架材料及其相互关系的进展进行综述。     

珍珠层聚乳酸人工骨对家兔肝肾功能的影响

目的:在理论上珍珠层聚乳酸人工骨具备了理想人工骨的特性,但其植入体内的生物安全性如何?为此探讨将其植入家兔体内后对家兔肝肾功能的影响。方法:实验于2004-03/06在第一军医大学南方医院中心实验室完成。清洁级新西兰大白兔9只,雌雄不限,体质量(2.5±0.3)kg。将珍珠层聚乳酸人工骨材料植入家兔背部肌袋内,于手术前、手术后第1,2,3,4周抽静脉血,进行肝肾功能检测。术前和术后进行对照,比较观察有无差异。结果:手术前血尿素氮(BUN)、肌酐(Cr)、白蛋白(A)、球蛋白(G)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)分别为(33.6±4.7)mmol/L,(86.0±2.3)μmol/L,(44.1±1.5)g/L,(14.9±1.3)g/L,(560.1±78.3)nkat/L,(381.7±76.7)nkat/L,手术后各项指标差异均无显著性意义(F=0.442～2.557,P>0.05)。结论:珍珠层聚乳酸人工骨材料植入家兔背部肌肉内对体现兔肾功能的血尿素氮、肌酐及肝功能的白蛋白、球蛋白等因子无影响。     

珍珠层／聚乳酸人工骨植入家犬颈椎椎间的融合效果

目的:观察珍珠层/聚乳酸人工骨植入家犬颈椎椎间的融合效果。方法:实验于2004-09/2005-06在南方医科大学附属南方医院实验动物中心及脊柱骨病科实验室完成。选择成年家犬14只,随机数字表法分为4组,实验组(n=4):在颈椎5/6或者6/7椎间植入珍珠层/聚乳酸人工骨;异体骨组(n=4):在相同部位植入体积分数为0.75的乙醇浸泡的新鲜同种异体髂骨;聚乳酸组(n=4):植入经环氧乙烷消毒的高分子聚乳酸材料;空白对照组(n=2):未植入任何材料,上述各组均用手外科微型钢板内固定。分别于术后4,8,12,16周行X射线片及组织病理检查。结果:纳入动物14只,均进入结果分析。①通过X射线及组织病理检查对椎间融合进行判断,在术后16周,实验组的融合程度差于异体骨组,优于聚乳酸组。②病理检查显示复合材料前方的软组织量极少,为非特异性的纤维结缔组织,在周围正常骨组织内可见珍珠层粉微粒,细小的颗粒被异物巨细胞吞噬,复合材料中可见大量类骨质,材料中的聚乳酸部分降解。③骨磨片显示新骨组织长入复合材料的小孔内,珍珠层粉微粒对骨组织无明显影响。结论:珍珠层/聚乳酸人工骨在体内有较好的植骨融合效果,并可以被缓慢降解吸收。     

原位固化形成多孔碳酸化羟基磷灰石代骨材料的特征

目的：碳酸化羟基磷灰石骨水泥（carbonated hydroxyapatite cement,CHC）能原位固化形成骨矿物相材料，是一种新型的无机代骨材料，但因缺乏自然骨的孔隙结构，降解、成骨速度非常缓慢。为此研究发泡成孔的方法，制备能原位固化形成多孔结构的CHC，以加快其降解速度，提高成骨能力。方法：实验于1997-01／2000-11由解放军总医院和中国科学院化学研究所共同完成。合成CHC，调整配方，添加成孔剂，制备能原位固化形成多孔结构的碳酸化羟基磷灰石代骨材料．并完成组织相容性、理化特性、力学强度以及内部结构等相关检测。结果：通过改变CHC的组分，添加成孔剂，可以成功的制备原位固化形成多孔结构的CHC。量化材料的组配成分．可调控其孔隙率和孔结构。系列检测结果表明，该材料固化产物为碳酸化羟基磷灰石．与人骨矿物相类似；材料的孔隙率为36％，孔之间互相贯通；固化时间为13～15min．能满足临床应用；抗压强度为(5．6&;#177;2.2)MPa，与骨松质强度相当；细胞毒性检测，组织相容性良好。结论：多孔CHC可塑形性强，适合填充任何不规则形状的骨缺损，可用于非负重部位的骨缺损修复。     

颅骨缺损修补材料的研究：不同类别及修补技术应用进展

背景：不同种类颅骨修补材料具有不同的理化特性及生物相容性。目的：总结颅骨缺损修补材料的研究及应用进展。方法：应用计算机检索中国学术期刊网络出版总库、万方数据库及PudMed数据库1988至2014年的相关文献,检索关键词为“颅骨修补材料,理化特性,生物相容性,钛合金,自体颅骨”。结果与结论：通过检索文献对颅骨修补材料的临床应用及研究进程分析,对不同时期不同种类颅骨修补材料性能及临床应用的优缺点比较,掌握不同颅骨修补材料的理化特性及生物相容性,总结不同患者选择不同颅骨修补材料及颅骨修补的时机及方法。金属材料钛和钛合金因具有良好的生物相容性及理化特性,临床应用文献观察并发症少,已成为目前临床应用最广泛的颅骨修补材料;而自体颅骨骨瓣因其组织来源一致、无任何排异反应仍应为最为理想的颅骨修补材料。近年来发展的骨组织工程技术,因其可仿制自体颅骨为颅骨缺损的修复提供了新的研究应用方向。     

肌肉及骨内植入磷酸钙骨水泥／骨形态发生蛋白成骨分析

目的 成骨能力和降解性能是评价骨移植材料的重要指标，通过研究磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement，CPC)／骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein．BMP)(CPC／BMP)复合人工骨在肌肉和骨缺损处的成骨性能和降解规律，探讨其临床应用价值。方法 研制CPC／BMP复合物，植入小鼠肌袋和兔桡骨15mm骨缺损，以大体观察、扫描电镜和能谱分析的方法研究材料周围新骨形成的特点和CPC／BMP变化规律。结果 CPC植入小鼠肌袋内不能诱导成骨，CPC／BMP植入后有新骨生成，同时材料出现降解。植入骨缺损后，CPC／BMP复合物和单纯的CPC均可以促进新骨形成，但后骨修复能力弱，材料降解速度缓慢。CPC／BMP植入4周有新骨形成，材料形态出现变化，晶体结构被逐渐破坏。24周有板层骨长入并与材料紧密结合，骨缺损初步修复，材料被溶解成规则的蜂窝状框架结构。X-射线能谱分析结果表明，随着时间的延长，新骨钙化程度逐渐增高，24周时已经与正常骨接近。结论 CPC／BMP生物活性人工骨降解性能理想，对骨缺损有较强的修复能力，可望成为新型的骨缺损修复材料。     

缓释血小板衍生生长因子BB的纳米珍珠层/聚乳酸/纤维蛋白胶复合支架修复兔桡骨缺损的实验研究

目的评价缓释血小板衍生生长因子BB(PDGF-BB)的纳米珍珠层/聚乳酸/纤维蛋白胶复合支架对骨缺损的修复作用。方法取24只成年雄性新西兰大白兔建立双侧桡骨15 mm骨缺损模型,随机分为4组,每组6只;分别置入聚乳酸支架(A组),纳米珍珠层/聚乳酸支架(B组)和缓释PDGF-BB的纳米珍珠层/聚乳酸/纤维蛋白胶复合支架(C组),不置入支架材料的为空白对照组。术后4、8、12周取材,通过大体观察、X线检查、骨密度测定、Micro-CT扫描重建和病理组织学评价三组支架材料的成骨作用。结果术后大体观察发现空白对照组骨缺损未修复,骨缺损断端硬化,而其他3组骨缺损均有不同程度修复。各时间点Lane-Sandhu X线评分,C组均优于B组,有统计学差异(P<0.05);B组优于A组和空白对照组,有统计学差异(P<0.01);各时间点C组的骨密度显著高于A与B组,有统计学差异(P<0.05)。Micro-CT和病理组织学结果提示C组骨修复效果较A与B组更好。结论缓释PDGF-BB的纳米珍珠层/聚乳酸/纤维蛋白胶复合支架具有明显促进兔桡骨缺损修复的作用。     

骨组织工程研究中种子细胞、支架材料及其相互关系

近年来随着细胞生物学、分子生物学、免疫学、物理学、生物材料学和临床医学等相关学科的飞速发展,骨组织工程的研究也得到长足的发展,但目前骨组织工程中不同的种子细胞有不同的生物学特性,在骨组织工程的研究中选择不同的种子细胞,在体外构建的组织工程化活性骨的质量也不同,不同的支架材料有不同的理化特性,无论天然材料或是人工材料,各有优缺点,尚缺乏理想的支架材料,在体外构建组织工程化活性骨的过程中,种子细胞与支架材料的有效结合才能提高组织工程化活性骨的质量,目前各种构建方法及应用的支架材料在体外构建的组织工程化活性骨的质量尚不能满足要求,为在骨组织工程研究中合理选择种子细胞、支架材料以及促进种子细胞与支架黏附的方法,就其中种子细胞、支架材料及其相互关系的进展进行综述。     

原位固化形成多孔碳酸化羟基磷灰石代骨材料的特征

目的:碳酸化羟基磷灰石骨水泥(carbonatedhydroxyapatitecement,CHC)能原位固化形成骨矿物相材料,是一种新型的无机代骨材料,但因缺乏自然骨的孔隙结构,降解、成骨速度非常缓慢。为此研究发泡成孔的方法,制备能原位固化形成多孔结构的CHC,以加快其降解速度,提高成骨能力。方法:实验于1997-01/2000-11由解放军总医院和中国科学院化学研究所共同完成。合成CHC,调整配方,添加成孔剂,制备能原位固化形成多孔结构的碳酸化羟基磷灰石代骨材料,并完成组织相容性、理化特性、力学强度以及内部结构等相关检测。结果:通过改变CHC的组分,添加成孔剂,可以成功的制备原位固化形成多孔结构的CHC。量化材料的组配成分,可调控其孔隙率和孔结构。系列检测结果表明,该材料固化产物为碳酸化羟基磷灰石,与人骨矿物相类似;材料的孔隙率为36%,孔之间互相贯通;固化时间为13～15min,能满足临床应用;抗压强度为(5.6±2.2)MPa,与骨松质强度相当;细胞毒性检测,组织相容性良好。结论:多孔CHC可塑形性强,适合填充任何不规则形状的骨缺损,可用于非负重部位的骨缺损修复。     

牛煅烧骨颗粒复合抗生素骨形态发生蛋白和骨水泥修复兔感染性骨缺损

目的探讨牛煅烧骨颗粒复合抗生素、bBMP和骨水泥修复感染性骨缺损的效果。方法将制成桡骨感染性骨缺损的24只新西兰兔随机分成3组，A组用煅烧骨和骨水泥修复；B组用煅烧骨复合bBMP和骨水泥修复；C组用煅烧骨复合抗生素、bBMP和骨水泥修复，术后不同时间进行X线、组织形态学、ECT观察，比较3组相同时间的成骨能力和修复方式。C组耳缘静脉取血测抗生素浓度。结果C组较A、B组成骨能力强,伤口愈合快,修复情况良好。B组的成骨能力略强于A组。结论牛煅烧骨是抗生素和bBMP的良好载体。复合后能缓慢释放抗生素和bBMP,此种复合材料既有成骨活性，又有抗炎作用，是修复感染性骨缺损的理想材料。     

骨形态发生蛋白缓释载体的研究进展

介绍并回顾多种材料作为BMP载体的研究和应甩进展情况。骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein,BMP)具有明确的诱导成骨活性，但在临床应甩中其效果尚不能令人满意，主要在于缺乏必要的载体材料来充分发挥BMP的作甩。目前已有多种材料用作BMP的载体，包括合成高分子材料、胶原、甲壳素、纤维蛋白、生物活性陶瓷度异体骨基质等，这些材料理化性质和生物学性能各不相同，作为BMP的载体效果也各不相同。可以认为，作为BMP适宜的载体材料，不影响BMP的活性和具有可控制的生物降解性是至关重要的。