应用三维成像和快速成型技术构建犬下颌髁突模型

背景：颅颌面骨为不规则骨,具有复杂的三维立体结构。对于颅颌面的骨缺损,进行个性化精确修复十分重要。计算机辅助设计、计算机辅助制造和激光扫描技术是近年发展起来的高新技术,通过这些技术可以实现颅颌面个性化骨形态结构的三维仿真。 目的：设计一个由计算机辅助设计、计算机辅助制造和激光扫描技术组成的数字医学系统,以实现生物材料对下颌骨髁突等形态的三维模拟。 方法：通过CT扫描获得犬头颅影像信息,计算机辅助设计、计算机辅助制造实现下颌骨形态的三维重建影像,影像数据输入三维打印机,快速成型获得下颌骨髁突的树脂阳模。阴阳模转换获得相应石膏阴模,聚羟基乙酸/聚乳酸阴模内成型,激光三维表面扫描检测聚羟基乙酸/聚乳酸支架和影像原型匹配的精确度。 结果与结论：聚羟基乙酸/聚乳酸支架和影像原型匹配的精确度检测结果显示,当测试点误差小于1.0 mm时,复合率大于95%。提示通过这套数字医学系统,可实现颅颌面骨形态结构生物材料的三维仿真,为下颌骨骨缺损的精确修复打下基础。     

不同比例聚乳酸羟基乙酸复合骨支架的低温沉积制造及性能

背景：研究证实,在聚乳酸羟基乙酸中加入磷酸三钙或珍珠粉可以使两者的性能互补,不仅为细胞提供良好的生长环境,而且能使细胞更快、更好地生长。 目的：通过低温层积制造技术制备以聚乳酸羟基乙酸为基体、复合珍珠粉或磷酸三钙的支架材料。 方法：采用低温层积制造技术制备聚乳酸羟基乙酸与珍珠粉或磷酸三钙质量比分别为10∶0、5∶2、7∶3和6∶4的聚乳酸羟基乙酸/珍珠粉或聚乳酸羟基乙酸/磷酸三钙复合支架,检测支架的微观结构、接触角、压缩弹性模量。将生长至基本融合的MC3T3-E1细胞以1×10⁴/cm³的密度接种至纯聚乳酸羟基乙酸无孔支架、纯聚乳酸羟基乙酸有孔支架、5∶2聚乳酸羟基乙酸/珍珠粉和5∶2聚乳酸羟基乙酸/磷酸三钙支架上,接种1,3 h,采用流式细胞仪检测细胞黏附率;接种1,4,7 d,利用Alamar Blue法检测细胞增殖。 结果与结论：纯聚乳酸羟基乙酸支架具有相互交联贯通的微孔结构,微孔大小3-15 μm;5∶2聚乳酸羟基乙酸/珍珠粉或5∶2聚乳酸羟基乙酸/磷酸三钙支架具有较好的连续微孔结构,孔径大小为10-25 μm。随着珍珠粉或磷酸三钙含量的增加,复合支架的亲水性增加。加入珍珠粉或磷酸三钙能够提高复合支架的压缩力学性能,但随着含量增加,支架力学性能呈现先增强后减弱。珍珠粉或磷酸三钙的加入,改善了聚乳酸羟基乙酸的细胞亲和力,改善了支架的生物相容性,其中以5∶2聚乳酸羟基乙酸/珍珠粉复合支架生物相容性最好。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：     

聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物修复髌股关节软骨缺损

背景：传统的方法修复软骨损伤,易发生退变。聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物具有良好的生物相容性,可根据需要调节降解速度等性能,可能在修复软骨损伤方面具有应用前景。 目的：观察以聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物为载体修复兔关节软骨缺损的可行性。 方法：选取2月龄新西兰兔骨髓培养,诱导间充质干细胞向软骨细胞分化。第3代细胞与聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物共培养制成聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物-细胞复合物。建立兔髌股关节股骨髁部缺损模型,在右侧36个膝关节植入聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物-细胞复合物,左侧18膝植入聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物,另18膝造成缺损后留作空白对照。术后4,8,12,24,36,48周取材,行大体及组织学观察,组织学评分。 结果与结论：聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物-细胞复合物修复大鼠缺损后,软骨细胞分布较均一,色泽与正常软骨相似,与正常软骨界限消失,表面细胞平行于关节面,深层细胞排列紊乱,细胞呈团状,基质异染广泛,软骨下骨形成及潮线恢复正常,与周围正常软骨连接良好。而单纯植入聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物或缺损后未处理大鼠缺损边缘细胞呈团块状增生,底部为纤维组织。提示骨髓基质细胞源性软骨细胞是修复关节软骨缺损较理想的种子细胞,聚乳酸/聚羟基乙酸共聚物适合作为组织工程修复关节软骨缺损的支架材料,具有良好的应用前景。     

β-磷酸三钙复合有机高分子聚合物骨支架材料:制备及应用中的问题

背景:通过研究发现,将β-磷酸三钙与其他高分子化合物复合,可以提高其力学强度和组织相容性,符合临床应用的要求。目的:评价骨组织工程复合支架的选择和制备方法,并叙述面临的问题。方法:由第一作者应用计算机检索2002至2014年PubMed数据库、GOOGLE学术数据库、CNKI数据库、万方数据库、维普数据库,中文检索词为"β-磷酸三钙或β-TCP,聚乳酸-羟基乙酸共聚物,聚乳酸,制备,骨组织工程支架",英文检索词为"β-tricalcium phosphate,PLGA,PLA,scaffold,prepare"。结果与结论:为了解决骨移植中骨量不足的问题,聚乳酸-羟基乙酸共聚物/聚乳酸复合β-磷酸三钙材料作为骨组织工程支架材料已取得较大的进展,目前可采用微球烧结、纤维黏结、溶剂浇铸/粒子沥滤、乳化/冷冻干燥技术、气体发泡法、相分离技术、快速成型技术和静电纺丝等方法制备复合有机高分子聚合物的支架。聚乳酸-羟基乙酸共聚物/聚乳酸与β-磷酸三钙复合支架可定制,可以通过改进制造技术、工艺等问题,以满足不同的骨组织工程应用需求。     

改性纳米羟基磷灰石/聚乳酸-聚羟乙酸复合骨髓基质干细胞修复兔桡骨缺损*

背景：前期试验证实骨髓基质干细胞能够在改性纳米羟基磷灰石/聚乳酸-聚羟乙酸材料表面黏附、增殖,该材料具有良好的生物安全性。 目的：观察骨髓基质干细胞与改性纳米羟基磷灰石/聚乳酸-聚羟乙酸材料复合修复兔桡骨缺损的效果。 方法：建立兔15 mm桡骨缺损模型,随机分为3组：空白对照组不进行任何处理,实验组植入改性纳米羟基磷灰石/聚乳酸-聚羟乙酸+骨髓基质干细胞组织工程化骨,对照组植入单纯改性纳米羟基磷灰石/聚乳酸-聚羟乙酸支架材料。 结果与结论：①X射线评价：术后1~12周,实验组骨缺损修复程度及速度明显优于空白对照组与对照组(P < 0.05)。②组织学检测：实验组术后4周即可观察到新生骨和纤维组织长入材料空隙,局部形成陷窝结构;8周时新生骨组织增多,部分可观察到成熟的骨小梁结构;12周时可见大量成熟骨细胞,骨小梁排列紧密,移植材料逐步被新生骨取代,与正常骨组织形态基本一致,且骨小梁出现时间早于空白对照组与对照组。说明骨髓基质干细胞复合改性纳米羟基磷灰石/聚乳酸-聚羟乙酸构建的组织工程化骨能够促进骨缺损处新骨的生成,较单纯支架材料具有明显优势。     

低温快速成型亲水改性复合人工骨支架的性能测定

背景：低温快速成型技术具有支架成型可控性、保持材料生物学活性和易于实现支架材料的三维多孔立体结构等优势,被迅速用于骨组织工程支架的制备。 目的：采用低温快速成型制备聚乙二醇改性聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石复合支架,并检测其性能。 方法：采用低温快速成型设备分别制备聚乙二醇改性聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石与聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石复合支架,通过电镜观察支架超微结构,以介质(乙醇)浸泡法测定支架孔隙率,采用电子试验机检测支架力学性能;将两种支架材料分别与大鼠成骨细胞共培养,培养12 h采用沉淀法检测细胞黏附率,培养1,3,5,7,9,12 d采用CCK-8法检测细胞增殖。 结果与结论：两组支架孔径均在理想范围内并具有较高孔隙率,但聚乙二醇改性聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石支架的孔径波动范围大,孔径均值较聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石支架小且部分有闭塞现象。聚乙二醇改性聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石支架的细胞黏附率及表面细胞增殖活性高于聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石支架(P < 0.05),力学性能低于聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石支架(P < 0.05)。表明聚乙二醇改性聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石复合支架具有良好的细胞相容性。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：     

生长因子缓释系统复合纳米支架材料修复犬下颌骨缺损

背景：支架材料联合细胞因子构建组织工程骨不受血管化和细胞培养因素的限制,这种构建模式可能诱导出较大体积的实用型组织工程骨。 目的：观察壳聚糖纳米微球/纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸复合生长因子缓释支架修复犬下颌骨临界骨缺损的能力。 方法：取杂种犬12条,制作双侧下颌骨临界骨缺损模型,一侧植入复合生长因子骨形态发生蛋白2、转化生长因子β1及血管内皮生长因子165的壳聚糖纳米微球/纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸缓释支架(实验组),另一侧植入壳聚糖纳米微球/纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸缓释支架(对照组),术后4,8,12周取下颌骨标本行X 射线、组织学及免疫组织化学检查。 结果与结论：实验组术后不同时间点X射线灰度值及骨钙素积分吸光度值均高于对照组(P < 0.05),表明复合生长因子的支架材料修复骨缺损的成骨能力优于未复合生长因子的支架材料。组织学观察结果显示,实验组术后不同时间点成骨时间及效果均优于对照组,表明复合生长因子骨形态发生蛋白2、转化生长因子β1及血管内皮生长因子165的壳聚糖纳米微球/纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸缓释支架可更快更有效地促进骨缺损修复。     

蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物复合编织支架的力学性能及细胞相容性

背景：与通常的合成纤维相比,蚕丝力学性能好,又具有一定的延展性,是制作组织工程韧带/肌腱的良好支架材料,但蚕丝丝素纤维降解速度缓慢,难以与组织再生速率相匹配。 目的：分析蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物编织绳状支架的力学性能及其与骨髓间充质干细胞体外共培养的细胞相容性。 方法：通过捻拧编织蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物细丝混合支架,并以纤维连接蛋白作表面修饰,检测支架的力学性能。将兔骨髓间充质干细胞种植在蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物细丝混合支架上进行体外共培养,观察细胞与支架复合生长、基质形成,以及细胞与支架结合的情况。 结果与结论：蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物混合编织支架呈乳白色,质地均匀,韧性强,为螺旋上升的绳索状,直径为2.3 mm。支架材料的最大负荷、拉伸强度、断点伸长率、弹性模量分别为(315.06±30.77) N、(75.83±7.46) MPa、(61.39±7.26)%、(213.58±23.45) MPa。扫描电镜观察显示,骨髓间充质干细胞贴附于支架表面生长,增殖良好,细胞大多呈梭形,伸出伪足匍匐于材料的表面,形态较佳,伸展良好,呈立体状生长,并分泌基质。表明蚕丝-聚乳酸-羟基乙酸共聚物编织绳状支架具有良好的机械性能及细胞相容性。     

β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料的成骨检测

背景：在聚乳酸-聚羟基乙酸中加入β-磷酸三钙可调控其降解速率和强度。 目的：观察β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料修复兔股骨髁骨缺损的效果。 方法：制作兔右股骨髁直径5 mm、长10 mm的圆柱形骨缺损模型,随机分3组,其中两组分别于骨缺损处植入β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸材料和β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料,空白对照组不植入任何材料。通过影像学、大体标本、组织学检查评价骨缺损修复效果。 结果与结论：术后12周时,β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸材料组和β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料组骨缺损都得到修复,两组新骨占缺损区面积差异无显著性意义(P > 0.05),空白对照组骨缺损未修复。表明β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料可以很好修复兔股骨髁缺损。     

聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架与兔软骨细胞的相容性

背景：传统的支架材料存在疏水性强,材料表面缺乏细胞表面受体特异结合的生物活性分子,材料的酸性降解产物易引发无菌性炎性反应等不足。根据仿生原理及软骨真实结构和构成来选择和制备组织工程软骨支架能够获得理想效果。 目的：制备聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架,评价其与兔膝关节软骨细胞的生物相容性,探讨其应用于关节软骨组织工程的可行性。 方法：采用二次相分离技术制备聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石复合支架,将第3代新西兰兔软骨细胞接种至复合支架材料上复合培养,倒置相差显微镜下观察细胞生长情况。细胞-支架复合物在24孔板中培养5 d以后,将其植入裸鼠皮下8周。 结果与结论：聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石支架材料经化学合成后,具有合适的三维多孔结构,孔隙率为90%,孔径300~450 μm;植入裸鼠皮下8周后Ⅱ型胶原免疫组织化学染色和甲苯胺蓝染色显示细胞-支架复合物中的软骨细胞可以像天然软骨一样分泌黏多糖和Ⅱ型胶原。提示生物材料聚乳酸/壳聚糖纳米纤维/纳米羟基磷灰石对于兔软骨细胞有良好的生物相容性,可作为生物组织工程支架。     

丝素蛋白/壳聚糖复合支架材料的细胞相容性**

背景：大量研究表明丝素蛋白、壳聚糖为天然高分子材料,具有良好的细胞生物相容性。 目的：探讨丝素蛋白/壳聚糖复合支架材料与诱导的兔骨髓间充质干细胞的生物相容性。 方法：将兔骨髓间充质干细胞分离培养、诱导后,与丝素蛋白/壳聚糖三维支架材料体外共培养,以材料的细胞毒性、细胞增殖活力、材料细胞黏附率及扫描电镜等检测评价材料的细胞相容性。 结果与结论：经诱导后的骨髓间充质干细胞在支架材料上黏附、生长良好,保持正常的分裂增殖速度;随时间的增加,细胞黏附率增加,材料组较对照组黏附率强,差异有显著性意义(P < 0.05)。扫描电镜观察发现细胞接种48 h后细胞生长良好,与支架黏附紧密,增殖分裂活跃。说明丝素蛋白/壳聚糖三维支架材料具有良好的细胞相容性。     

A CAD/CAM-prototyped anatomical condylar prosthesis connected to a custom-made bone plate to support a fibula free flap

This paper describes a new protocol for mandibular reconstruction. Computer-aided design/computer-aided manufacturing (CAD/CAM) technology was used to manufacture custom-made cutting guides for tumor ablation and reconstructive plates to support fibula free flaps. CT scan data from a patient with an odontogenic keratocyst on the left mandibular ramus were elaborated to produce a virtual surgical plan of mandibular osteotomy in safe tissue for complete ramus resection. The CAD/CAM procedure was used to construct a customized surgical device composed of a cutting guide and a titanium reconstructive bone plate. The cutting guide allowed the surgeon to precisely transfer the virtual planned osteotomy into the surgical environment. The bone plate, including a custom-made anatomical condylar prosthesis, was designed using the outer surface of the healthy side of the mandible to obtain an ideal contour and avoid the bone deformities present on the side affected by the tumor. Operation time was reduced in the demolition and reconstruction phases. Functional and aesthetic outcomes allowed patients to immediately recover their usual appearance and functionality. This new protocol for mandibular reconstruction using CAD/CAM to construct custom-made guides and plates may represent a viable way to reproduce the patient's anatomical contour, give the surgeon better procedural control, and reduce operation time.     

聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维三维多孔支架复合骨髓间充质干细胞修复兔骨缺损**△

背景：骨髓间充质干细胞具有向多种间质细胞谱系分化的能力,且支架材料的性能对骨缺损的修复有重要影响。 目的：观察聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维三维多孔支架复合骨髓间充质干细胞治疗骨缺损。 方法：对骨缺损模型兔分别采用空白植入、髂后上棘自体松质骨移植、聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维多孔支架移植和复合了骨髓间充质干细胞的聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维多孔支架移植修复缺损部位。 结果与结论：至移植12周,移植复合了骨髓间充质干细胞的聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维多孔支架的实验兔的缺损处有骨组织生成,支架材料降解,已完成缺损修复,其修复情况接近松质骨组;髂后上棘自体松质骨移植的实验兔的缺损修复完好,新形成的骨组织较规则;只植入聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维多孔支架的实验兔有少量骨组织形成,材料部分降解;空白植入的实验兔缺损处无新生骨组织生成,主要由纤维结缔组织填充。说明新型的生物支架材料聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维三维多孔支架与来源于新西兰大白兔的骨髓间充质干细胞复合培养后,植入同种异体兔股骨髁缺损处,使骨缺损的修复速度加快,表现为较好的体内诱导成骨的作用。     

透明质酸改性的聚乳酸支架

背景：聚乳酸材料不具备细胞外基质材料的良好细胞亲和性能,采用化学方法将透明质酸交联制得的水凝胶具有良好的生物相容性。 目的：以透明质酸对新型多孔隙率聚乳酸支架的进行改性,观察改性后支架的细胞相容性的改变。 方法：采用盐析法制备出高孔隙率聚乳酸支架,采用低浓度NaOH进行表面轻度水解后,利用EDC和透明质酸进行支架的改性。 结果与结论：透明质酸改性聚乳酸支架在扫描电镜下显示为多微孔的三维立体结构,孔壁及界面平滑,孔隙之间可见更细小微孔相连。改性聚乳酸支架水滴渗入较快,改性后多孔支架的保水能力与吸水能力得到明显的改善;透明质酸改性聚乳酸支架上细胞黏附及增殖优于未改性聚乳酸支架。透明质酸改性聚乳酸组软骨细胞生长密度及基质分泌更加旺盛。表明透明质酸改性聚乳酸多孔支架仍保持多孔的三维结构,其水亲和力、吸水能力、保水能力和细胞相容性均得到明显改善。 关键词：透明质酸;聚乳酸;多孔支架;表面改性;水亲和力;吸水能力 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.03.023     

下颌骨髁突支架的个体化设计与初步构建

Objective To explore the method of designing and manufacturing the mandibular condyle scaffold individually by rapid prototyping technologies and reverse engineering.Methods Cranial CT image data were processed in Mimics software for reconstruction of one side of ramus of mandible, and were inputted into Solidworks software to edit by the format of stl. A negative mold of the mandibular condyle scaffold was obtained. The mold was fabricated by resin materials utilizing rapid prototyping. Biomaterials were filled into the resin mold. When the materials were cured, we eliminated the resin mold and acquired a multi-pores three dimensional mandibular condyle scaffold model. The general morphology and microstructure of the scaffold model were observed by scanning electron microscopy (SEM). Results The mandibular condyle scaffold made of biomaterials was accordance with the one our computer designed. SEM observation revealed that the model was made of collagen in the cartilage-like layer and calcium phosphate cement/poly (lactic- co-glycolic acid) in the bone-like layer. Conclusion It is feasible to fabricate mandibular condyle scaffold individually by using reverse engineering and rapid prototyping technology.     

新型聚己内酯/磷酸钙支架的制备及生物相容性研究

探讨新型聚己内酯(PCL)/磷酸钙(CPC)复合材料支架的制备方法及对骨髓基质细胞(BMSCs)的生物相容性。采用溶液共混法,利用可溶盐晶体做造孔剂,制备PCL/CPC复合材料支架,以单纯PCL和CPC支架为对照组,Q800型动态力学分析仪进行动态力学性能试验(DMA),采用排水法测量孔隙率;灭菌后通过与犬BMSCs体外共同培养后细胞形态、生长曲线、碱性磷酸酶(ALP)染色和半定量及骨钙素(OC)半定量等方法检测细胞在支架材料上的黏附、增殖及成骨分化情况,动物体内异位成骨检测其成骨情况。结果显示,复合材料的储能模量在PCL/CPC比例为7:3时达到最大,制得的材料孔径为250～350μm,多孔支架的孔隙率为70%～80%;BMSCs在新型PCL/CPC组、CPC组支架表面分布均匀,生长增殖明显较PCL组活跃(P<0.05);PCL/CPC组、CPC组BMSCs成骨行为与PCL组之间有显著差异(P<0.05)。动物体内异位成骨检测提示,4周时PCL/CPC组为13.78%±1.60%、CPC组BMSCs为15.29%±1.20%,成骨显著强于PCL组BMSCs的7.56%±2.20%(P<0.05),表明PCL和CPC的复合明显改善了两种材料的缺陷,获得的PCL/CPC支架具有良好的生物相容性,可与BMSCs共同构建具有成骨能力的三维立体组织工程化骨。     

数字化下颌骨的计算机重建

背景：随着计算机技术与医学相结合及医学与工科相结合的发展,越来越多的方法被用于下颌骨的重建。 目的：分析计算机三维重建技术在下颌骨缺损中的应用及意义。 方法：应用计算机检索万方数据库、维普数据库和PubMed数据库中1999-01/2011-10关于下颌骨数字化三维重建的文章,在标题和摘要中以“下颌骨;数字化;三维重建;计算机技术”或“CAD/CAM;mandible;3D mandible model”为检索词进行检索。 结果与结论：下颌骨缺损类型众多,不同个体间下颌骨形态差异也较大,简单应用下颌骨正常均值来代替个体下颌骨进行修复是不合适的,因而在进行下颌骨修复重建之前行个体化设计至关重要。随着数字化技术医学领域广泛应用,计算机辅助设计和计算机辅助制造较好的解决了此类问题,在计算机上设计出理想下颌骨形态以及它与上颌骨的解剖关系,通过快速原型技术复制出实体模型,便于体外精确测量分析并进行手术设计,而骨组织工程方法可以在计算机辅助下构建出一个与缺损区形态一致的三维、个体化骨组织,使得下颌骨在形态及功能的精确修复成为可能。 关键词：下颌骨;数字化;三维重建;计算机技术;数字化医学 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.09.037     

Repair of canine mandibular bone defects with bone marrow stromal cells and porous beta-tricalcium phosphate

Tissue engineering has become a new approach for repairing bone defects. Previous studies have been limited to the use of slow-degradable scaffolds with bone marrow stromal cells (BMSCs) in mandibular reconstruction. In this study, a 30 mm long mandibular segmental defect was repaired by engineered bone graft using osteogenically induced autologous BMSCs seeded on porous beta-tricalcium phosphate (beta-TCP, n=5). The repair of defects was compared with those treated with beta-TCP alone (n=6) or with autologous mandibular segment (n=4). In the BMSCs/beta-TCP group, new bone formation was observed from 4 weeks post-operation, and bony-union was achieved after 32 weeks, which was detected by radiographic and histological examination. In contrast, minimal bone formation with almost fibrous connection was observed in the group treated with beta-TCP alone. More importantly, the engineered bone with BMSCs/beta-TCP achieved a satisfactory biomechanical property in terms of bending load strength, bending displacement, bending stress and Young's modulus at 32 weeks post-operation, which was very close to those of contralateral edentulous mandible and autograft bone (p>0.05). Based on these results, we conclude that engineered bone from osteogenically induced BMSCs and biodegradable beta-TCP can well repair the critical-sized segmental mandibular defects in canines.     

多孔HA/PU复合支架材料生物相容性的评估

进行了三维多孔立体结构的纳米羟基磷灰石/聚氨酯(HA/PU)复合支架材料体外细胞培养和体内肌肉埋植实验研究,评估材料的生物相容性。实验选用SD大鼠的骨髓基质干细胞(BMSCs)和健康的SD雌性大鼠,进行细胞相容性、形态学观察和组织学切片分析。HA/PU支架材料的多孔性为细胞的生长提供了良好的微环境,细胞在内部贴壁爬行、增殖并分化,细胞毒性为零级,材料与周围组织有良好的结合,降解的空间有结缔组织纤维长入。实验表明,HA/PU复合支架材料具有良好的细胞亲和性和组织学相容性,可作为一类新型组织工程支架材料。