羟基磷灰石/丝素蛋白复合多孔材料的制备及其表征***☆

摘要：以蚕丝丝素蛋白作为羟基磷灰石沉积的模板，制备羟基磷灰石/丝素蛋白复合凝胶，以此为基体，分别以蚕丝短纤维和NaCl颗粒作为增强材料和致孔剂，采用等静压成型法，制备羟基磷灰石/丝素蛋白多孔复合材料。对复合材料结构和力学性能的研究结果表明，材料中含有少量蚕丝短纤维对材料抗弯强度和断裂能力的提高有显著效果，以NaCl颗粒为致孔剂可使材料的平均孔径及孔隙率分别在64~183 µm及55%~75%范围内调节。 关键词：羟基磷灰石；丝素蛋白；多孔材料；复合材料；增强材料     

丝素蛋白/羟基磷灰石复合支架对骨髓间充质干细胞增殖分化的支持：优于胶原海绵材料吗？

背景：传统的羟基磷灰石强度低、孔隙度小、骨诱导性和传导性较差。因此,人们采用各种方法制备羟基磷灰石生物复合材料,以改进其性能。 目的：观察丝素蛋白/羟基磷灰石复合材料对骨髓间充质干细胞生物特性的影响,并与常用的胶原海绵相比较。 设计、时间及地点：重复测量观察及多样本观察实验,于2007-01/2008-06在苏州大学附属第一医院骨科实验室完成。 材料：丝素蛋白/羟基磷灰石纳米材料由苏州大学材料学院李明忠教授研制提供,胶原海绵购买于上海其胜公司。 方法：取SD大鼠股骨和胫骨分离提取骨髓间充质干细胞,进行培养,传代。取第3代骨髓间充质干细胞分别接种到丝素蛋白/羟基磷灰石复合材料及三维胶原海绵材料上进行共培养。未加材料,单独培养细胞,作为空白对照组。 主要观察指标：应用倒置显微镜观察细胞生长情况;在培养第2,4,6,8天用MTT法测定细胞增殖情况及测定碱性磷酸酶活性。 结果：①倒置显微镜显示骨髓间充质干细胞能在两种材料上良好地黏附、增殖和生长。②MTT法检测显示两种材料上的细胞增殖明显,碱性磷酸酶活性随培养时间延长而增加,均高于空白对照组。 结论：丝素蛋白/羟基磷灰石复合材料显示出良好的生物相容性,并能促进细胞生长分化,其有望成为胶原组织工程支架材料很好的补充和替代。 关键词：丝素蛋白;羟基磷灰石;组织工程;骨髓间充质干细胞;增殖分化     

丝素蛋白/羟基磷灰石材料复合骨髓间充质干细胞构建组织工程化软骨

背景：随着组织工程的兴起,软骨损伤的修复可能性显著地提高,但单一的支架材料均不能符合理想支架,有一定的局限性。 目的：观察骨髓间充质干细胞复合丝素蛋白/羟基磷灰石构建组织工程化软骨的可行性。 方法：体外分离培养骨髓间充质干细胞,并定向诱导成软骨细胞,与丝素蛋白/羟基磷灰石复合培养,构建膝关节胫骨平台全层关节软骨缺损。54只大白兔单侧膝关节全层软骨缺损模型后随机抽签法分为3组,复合组植入细胞-丝素蛋白/羟基磷灰石复合物;材料组植入单纯丝素蛋白/羟基磷灰石,对照组不行任何植入。植入后8,12周CT检查及组织学检查观察软骨缺损修复情况。 结果与结论：植入后8周,复合组关节面不平整,关节间隙增大,形成新生类软骨细胞,基质丰富。材料组关节面塌陷,软骨细胞少量增殖。植入后12周,复合组关节面平整,关节间隙如常。大量软骨细胞出现,与周边软骨色泽一样,支架材料完全降解。材料组关节面不平整,软骨细胞不完全充填,支架材料部分降解。对照组未见修复。提示用骨髓间充质干细胞复合丝素蛋白/羟基磷灰石可形成透明软骨修复动物膝关节全层软骨缺损,显示了丝素蛋白/羟基磷灰石材料作为关节软骨组织工程支架材料的良好生物相容性。     

多孔型丝素蛋白/羟基磷灰石复合脂肪间充质干细胞修复兔股骨骨缺损

背景：从蚕丝中提取的丝素蛋白具有良好的细胞相容性,且可生物降解,用于修饰生物材料能提高细胞在材料表面的黏附和生长能力。 目的：探讨丝素蛋白/羟基磷灰石材料复合脂肪间充质干细胞修复包含性骨缺损的作用。 方法：取2月龄新西兰大白兔附睾处脂肪组织,经胰酶消化传代培养脂肪间充质干细胞,取第3代兔脂肪间充质干细胞以1×1010 L-1浓度接种于丝素蛋白/羟基磷灰支架材料上,培养3 h后加入含有1 μmol/L地塞米松、50 μmol/L维生素 C、 10 mmol/L β-甘油磷酸钠的DMEM培养液进行成骨诱导。新西兰大白兔36只,在兔股骨远端制备直径4.5 mm、深10 mm的松质骨缺损。细胞复合材料组植入复合脂肪间充质干细胞的丝素蛋白/羟基磷灰石;单纯材料组植入丝素蛋白/羟基磷灰石;空白对照组不作任何植入。 结果与结论：12周时大体观察细胞复合材料组骨缺损区完全被骨组织修复,单纯材料组骨缺损区缩小、部分修复,空白对照组骨缺损无修复。12周时X射线、组织学检查显示细胞复合材料组完全修复了骨缺损区,材料组部分修复了骨缺损区,细胞复合材料组的新生骨小梁多于单纯材料组(P < 0.05),空白对照组未见骨修复。结果说明复合脂肪间充质干细胞的丝素蛋白/羟基磷灰石修复兔股骨包含性骨缺损能力优于单纯丝素蛋白/羟基磷灰石材料。 关键词：丝素蛋白/羟基磷灰石;脂肪间充质干细胞;骨缺损;骨及软骨组织工程支架材料;复合生物材料 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.08.003     

多孔丝素蛋白/羟基磷灰石复合脂肪间充质干细胞修复兔关节软骨及软骨下骨缺损

背景：丝素蛋白/羟基磷灰石是细胞立体培养的良好支架,是临床常用的骨缺损修复材料,具有良好的生物相容性。脂肪干细胞具有向骨及软骨细胞分化的潜能,适合骨软骨缺损修复。 目的：观察转化生长因子β1和胰岛素样生长因子1联合成软骨诱导脂肪干细胞与丝素蛋白/羟基磷灰石复合后修复兔关节软骨及软骨下骨缺损的效果。 方法：取新西兰大白兔56只,2只用于传代培养脂肪间充质干细胞,以3×109 L-1浓度接种到丝素蛋白/羟基磷灰石。其余54只新西兰大白兔,在股骨髁间制备软骨缺损模型,随机分为细胞复合材料组、单纯材料组和空白对照组,细胞复合材料组植入复合脂肪间充质干细胞的丝素蛋白/羟基磷灰石;单纯材料组植入丝素蛋白/羟基磷灰石;空白对照组不作任何植入。从大体、影像学、组织学观察比较缺损的修复情况。 结果与结论：12周时大体观察、CT、磁共振和组织学检查细胞材料复合组软骨及软骨下骨缺损区完全被软骨组织修复,修复组织与周围软骨色泽相近,支架材料基本吸收,未见明显退变和白细胞浸润,所有标本均未见丝素蛋白残留。单纯材料组缺损区缩小、部分修复,且呈纤维软骨样修复。空白对照组缺损无明显修复。提示复合脂肪间充质干细胞的丝素蛋白/羟基磷灰石修复兔关节软骨及软骨下骨缺损能力优于单纯丝素蛋白/羟基磷灰石材料。丝素蛋白/羟基磷灰石复合脂肪间充质干细胞可形成透明软骨修复动物膝关节全层软骨缺损,重建关节的解剖结构和功能,可作为新型骨软骨组织工程支架。     

丝素蛋白/羟基磷灰石材料复合人胎盘间充质干细胞修复桡骨节段性骨缺损

摘要 背景：丝素蛋白用于骨重建和再生,表现出机械稳定性和持久性。但单纯的丝素蛋白存在一定的缺陷,在含水量极低时易于破碎,在低湿环境应用时强度不够,通过与其他多聚物的复合可以进一步改进丝素蛋白的结构和特性。 目的：观察胎盘间充质干细胞联合丝素蛋白/羟基磷灰石材料修复节段性骨缺损的效果。 方法：制作兔桡骨中段1.5 cm长骨缺损模型,以数字表法随机分为实验组(植入BrdU标记人胎盘间充质干细胞/丝素蛋白/羟基磷灰石)和对照组(植入丝素蛋白/羟基磷灰石)。植入后4,8,12周行大体、组织学与X射线观察,评分比较骨缺损修复情况。 结果与结论：胎盘间充质干细胞与丝素蛋白/羟基磷灰石材料复合培养植入后,4周时新骨已开始形成,8周时骨缺损部分修复,12周时有部分新生骨组织形成板层骨,骨小梁形成,内可见大量成骨细胞,而对照组支架材料降解较慢。植入后第12周实验组影像学检测骨缺损区完全修复,皮质连续,塑型完全,不易分辨。对照组缺损区基本修复,但塑型不佳,缺损区易分辨,实验组新骨生成优于对照组。说明丝素蛋白/羟基磷灰石材料与胎盘间充质干细胞联合移植能够较好修复兔桡骨缺损。     

纳米羟基磷灰石-聚羟基丁酸戊酯/聚乙二醇人工骨对骨缺损修复的作用*

背景：为改善羟基磷灰石强度低、韧性差的缺点，尝试将具有良好机械性能的聚羟基丁酸戊酯和高亲水性材料聚乙二醇与之共混制备复合材料。 目的：评价纳米羟基磷灰石-聚羟基丁酸戊酯/聚乙二醇（Nano-HA-PHBV/PEG）人工骨对骨缺损的修复作用，并与单纯纳米羟基磷灰石人工骨相比较。 设计、时间及地点：对比分析，体内动物实验，于2007-06/2008-05在南方医科大学珠江医院中心实验室及生物力学实验室完成。 材料：自制纳米羟基磷灰石人工骨和Nano-HA-PHBV/PEG人工骨。 方法：将30只新西兰兔双侧桡骨中段制成15 mm节段性骨缺损，左侧植入Nano-HA-PHBV/PEG人工骨为实验组，右侧植入纳米羟基磷灰石人工骨为对照组。 主要观察指标：X射线片观察骨缺损修复及材料降解情况；术后2，4，8，16，24周分别处死6只兔子取材，用骨密度测量仪测量缺损修复区骨密度；术后4，8，16，24周在骨密度测试结束后切取完整桡骨标本，行三点抗弯试验测量弯曲强度。 结果：X射线显示4周后两组骨缺损处植入材料均有不同程度的降解，骨缺损处均有新骨形成；实验组新骨密度在材料植入8周后开始高于对照组(P < 0.05)；16，24周时实验组桡骨弯曲强度高于对照组(P < 0.05)。 结论：Nano-HA-PHBV/PEG人工骨具有良好的成骨能力和生物相容性，其成骨能力优于单纯纳米羟基磷灰石人工骨。     

可降解珊瑚羟基磷灰石兔体内移植后的降解及骨折愈合

背景：目前临床所用的多数人工骨在体内不降解，会影响后期骨骼塑形，如受较大外力作用可能会导致再骨折的发生；另外人工骨在体内长期存留可能带来其他不可预测的风险性。 目的：观察可降解珊瑚羟基磷灰石人工骨植入兔体内后不同时间的降解情况，及其对骨折愈合的促进效果。 设计、时间及地点：自身对照动物观察，于2002-01/2006-12在北京积水潭医院创伤骨科研究所完成。 材料：新西兰大耳白兔70只，由北京实验动物中心提供。珊瑚羟基磷灰石人工骨由北京意华健公司提供，批号500R，羟基磷灰石含量为12%。 方法：选取一定孔径的块状珊瑚，通过控制热液交换条件，形成可降解珊瑚羟基磷灰石人工骨。70只兔麻醉后，利用磨钻在双侧胫骨近端制造骨缺损，左侧骨缺损内植入与骨槽同样大小的珊瑚羟基磷灰石人工骨；右侧骨缺损作为对照，于右侧髂骨取骨，修成合适大小后植入缺损部位。 主要观察指标：移植后不同时间点大体观察、X射线及非脱钙组织切片甲苯氨蓝染色镜检结果。 结果：珊瑚羟基磷灰石人工骨移植后3~8周，骨槽周围有大量瘢痕组织和骨痂形成；移植后10周，骨槽部位被新生骨封死，能介导骨缺损部位愈合。X射线显示，随植入时间的延长，珊瑚羟基磷灰石人工骨移植部位的骨密度逐渐下降。非脱钙组织切片镜检显示，珊瑚羟基磷灰石人工骨植入早期与机体相容性良好，4周时人工骨与自体骨交界位置有大量新生骨形成，32~60周人工骨小梁降解后表现为细线状或细环状残迹，降解部位为新生骨所替代，部分位置出现髓腔化。植入髂骨的对照侧4周时移植的髂骨与周围胫骨紧密愈合，部分位于髓腔内的髂骨逐渐降解，但直到60周时仍可在部分髓腔中见到移植的髂骨骨小梁。 结论：可降解珊瑚羟基磷灰石人工骨植入体内后，随时间延长人工骨逐渐降解，并介导骨折良好愈合，是一种较理想的新型自体骨移植替代材料。     

骨修复用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66的体内外生物相容性

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/聚酰胺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/聚酰胺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。 关键词：纳米羟基磷灰石/聚酰胺66;聚酰胺66;生物相容性;细胞培养;骨修复材料 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.08.044     

多孔丝素材料组织相容性的初步研究

背景：丝素蛋白支架材料被植入生物体内后会发生降解且无法完全与宿主组织分离,这类材料生物相容性的研究大多为体外实验,其体内的组织相容性和降解过程的研究结果仍不充分。 目的：初步观察多孔丝素材料的体内组织相容性。 方法：将多孔丝素支架埋藏于SD大鼠背部皮下,术后2,4,6,8周分别取材,对伤口局部及材料情况大体观察,然后材料切片苏木精-伊红染色行组织学观察。 结果与结论：动物伤口愈合良好,多孔丝素表面形成极薄的纤维包裹,周围组织反应轻微。组织切片见炎细胞浸润,以巨噬细胞为主,支架材料边缘孔隙内有成纤维细胞和毛细血管长入。8周时材料边缘部分可见支架结构崩解现象,而材料内部变化不大。结果显示组织细胞可以沿多孔丝素支架表面贴附生长,提示支架材料具有较好的组织相容性。