骨基质载体材料的生物学特点及其临床应用

背景：骨组织工程支架材料中的骨基质载体材料为骨缺损修复治疗提供了更为有效的方法。 目的：重点介绍天然衍生骨载体材料-冻干脱钙骨基质、脱蛋白骨基质、脱细胞骨基质在骨组织工程中的应用。 方法：以“骨组织工程、冻干脱钙骨基质、脱蛋白骨基质、脱细胞骨基质、骨缺损;bone tissue engineering,scaffold materials,demineralized bone matrix, deprotein bone matrix,acellular bone matrix,bone defect”为检索词,由第一作者检索1994/2010 PubMed、CNKI及万方数据库等与骨组织工程领域有关的权威性文献。 结果与结论：冻干脱钙骨基质、脱蛋白骨基质及脱细胞骨基质均具有良好的生物相容性、极低的抗原性、无细胞毒性,作为骨组织工程载体材料,保留了骨的天然属性,具有多孔隙结构,可降解性及良好骨传导作用,为骨缺损的治疗开辟了一条新途径。     

脊柱结核外科治疗骨缺损的修复

背景：脊柱结核外科干预治疗中如何有效修复破坏之椎体,是脊柱结核治疗中的重点和难点。 目的：探讨国内目前脊柱结核病灶清除后骨缺损修复方法、骨缺损修复的有效方法及新进展。 方法：CNKI数据库检索2006/2010-01-01五年间相关脊柱结核外科治疗文献,先检索关键词“脊柱结核”,再分别以：“内固定”,“植骨”,“人工骨(材料)”,“钛网”, “骨水泥”,“人工椎体”,为关键词在以上数据中检索,根据入选条件,选择相关文献,对其文献报道病例、手术方法(包括骨修复方法)、疗效(包括治愈率、复发率、Cobb角纠正)进行统计分析。 结果与结论：自体骨(髂骨、肋骨)是脊柱结核目前骨缺损的主要修复来源,其次是钛网植骨,人工骨及人工椎体少量用于临床治疗。提示,自体骨仍是脊柱结核骨缺损修复的主要来源,是钛网植骨次之,人工骨及人工椎体有广阔的发展空间,成为将来植骨理想替代品。     

血小板裂解液在骨组织工程中的应用

 背景：以血小板裂解液修复骨缺损不仅去除了残余细胞结构,降低了免疫原性,而且还保留了其中的多种生长因子,可为异体或异种移植创造条件。 目的：总结归纳有关对能促进骨生长的血小板裂解液相关研究及应用方式进行综述。 方法：以“tissue engineering, bone defect, gene therapy, growth factor”为检索词,检索PubMed数据库(2004-01/2011-01),以“血小板血浆,骨组织工程,血小板裂解液,生长因子”为检索词,检索CBM数据库(2004-01/2011-01)。文献检索语种为英文和中文。纳入血小板裂解液促进骨的再生和修复的文献,排除重复文献。 结果与结论：计算机初检得到340篇文献,根据纳入排除标准,对其中23篇文献进行分析。目前研究证实,血小板裂解液可促进骨髓基质干细胞和成骨细胞的增殖;与生物陶瓷或自体骨复合,可明显促进骨缺损的修复。合理应用血小板裂解液对骨的再生和修复具有重要意义。关键词：血小板裂解液;成骨细胞;骨缺损;细胞生长因子;骨组织工程 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.20.041     

腺病毒介导的骨形态发生蛋白基因增强在骨组织工程中的应用

背景：将目的基因转导到靶细胞中需要载体工具,载体可协助基因进入细胞及表达蛋白,载体的选择是转基因成败的关键。 目的：总结腺病毒介导的骨形态发生蛋白基因增强用于诱导成骨和修复骨缺损的研究现状。 方法：应用计算机检索PubMed 数据库及中国期刊网全文数据库1989-01/2012-01 有关腺病毒介导骨形态发生蛋白基因转染的诱导成骨作用,骨形态发生蛋白基因修饰的组织工程化骨修复骨缺损的文章,英文检索词为“adenovirus,bone morphogenetic protein, gene transfection, bone tissue engineering”,中文检索词为“腺病毒,骨形态发生蛋白,基因转染,骨组织工程”。排除重复性及非中英文语种研究,共保留24篇文献进行综述。 结果与结论：腺病毒介导的骨形态发生蛋白基因增强的组织工程利用基因工程技术将编码特定功能因子的基因转移到种子细胞上,使其持续产生生长因子。转基因后的细胞停留支架材料表面缓慢释放生长因子,促进成骨前体细胞增殖分化,也可在骨缺损处诱导成骨前体细胞向成骨细胞定向分化,从而修复骨缺损。      

骨组织工程支架材料:脱矿骨基质

背景:脱矿骨基质是目前研究较多的具备骨诱导及骨引导的生物支架材料之一。目的:总结脱矿骨基质作为骨组织工程支架材料的研究进展,并展望其发展趋势。方法:由第一作者检索1965年1月至2013年5月PubMed数据库、中国生物医学数据库、万方数据库及FMJS数据库有关脱矿骨基质及其作为骨组织工程支架材料的相关文献。英文检索词为"Demineralized Bone Matrix,Scaffold material,Groowth factor,Cells,drugs",中文检索词为"脱矿骨基质,支架材料,生长因子,细胞,药物",根据纳入标准排除重复性研究,保留34篇密切相关文献进行归纳总结。结果与结论:骨组织工程支架材料是组成组织工程骨的主体,而脱矿骨基质既具备骨诱导性又具备骨引导性,可为骨组织细胞的修复提供空间,又可与生物活性因子、活细胞、抗生素等在体外构建成复合体,植入骨内促进骨缺损的愈合。但这一技术也面临着脱矿骨基质与各种物质的配比、消毒、保存成骨活性及抗原性的消除等问题,充分了解脱矿骨基质作为骨组织工程支架的研究,可为其服务于临床提供理论依据。     

骨填充材料在骨肿瘤中的应用

背景：由于肿瘤造成的骨组织缺损是临床面临的难题之一,而如何修复骨缺损是骨科领域的热点问题。 目的：介绍各种骨填充材料在骨肿瘤中的应用,并观察硫酸钙人工骨复合自体骨修复骨肿瘤骨缺损的临床疗效。 方法：以“骨填充材料,骨肿瘤,骨缺损”为中文关键词;以“bone filled materials,bone tumor,bone defect”为英文关键词,采用计算机检索2001-01/2011-01 PubMed及CNKI数据库相关文章。共检索到文献40篇,最终纳入符合标注的文献24篇。 结果与结论：用于骨肿瘤骨缺损的骨填充材料众多,主要分为自体骨、同种异体骨、人工合成材料。有学者应用复合材料取得了较好的疗效。每种材料在修复骨肿瘤骨缺损中都有各自的优缺点。到目前为止,还没有发现一种理想的骨肿瘤骨缺损填充材料。通过骨组织工程技术获得所需的骨填充材料,可能是今后的发展方向之一。     

可塑形脱矿骨基质/透明质酸骨泥的制备与细胞相容性

背景：应用预制成形的材料修复不规则骨缺损时,常出现材料与骨缺损形状不匹配的问题,制备可任意塑形骨泥对促进不规则骨缺损的愈合具有重要意义。 目的：构建可塑形脱钙骨基质/透明质酸骨泥,筛选最佳复合比例并评价其细胞相容性。 方法：选取合格供体皮质骨制备脱钙骨基质。分别配置浓度为0.75%,1.5%,3%,4.5%的透明质酸溶液并检测其黏度,以450 mg脱钙骨基质与上述各浓度透明质酸溶液1 mL混合,制备不同比例的脱钙骨基质/透明质酸骨泥。37 ℃条件下将骨泥浸泡在PBS平衡液中,观察其离散时间,筛选最佳复合比例的脱钙骨基质/透明质酸骨泥。应用脱钙骨基质/透明质酸骨泥浸提液培养L-929小鼠成纤维细胞,1,4,7 d采用CCK-8法检测骨泥的细胞毒性。 结果与结论：随透明质酸浓度的增加其溶液黏度增大,脱钙骨基质/透明质酸骨泥的离散时间延长,3%浓度的透明质酸与450 mg脱钙骨基质复合制备的骨泥具有良好可塑形能力,离散时间为8 h,为最佳复合比例。脱钙骨基质/透明质酸骨泥浸提液培养L-929小鼠成纤维细胞1,4,7 d的细胞增殖率分别为93.72%,101.65%,97.68%,细胞毒性级别为0或1级。表明脱钙骨基质/透明质酸复合质量比为15∶1制备的骨泥具有良好的可塑形能力及抗离散能力,细胞毒性轻微。     

富血小板血浆促进骨修复的机制及应用

背景：目前普遍认为富血小板血浆具有促进骨修复的作用,但其具体机制尚未完全阐明,富血小板的最佳应用方式仍不明确。 目的：综述近期富血小板血浆促进骨修复机制及应用的研究进展。 方法：由第一作者检索1995/2011 PubMed与CNKI数据库有关富血小板血浆促进骨修复机制及应用的相关文献,排除与研究目的相关性差及内容陈旧、重复的文献。中文关键词为“富血小板血浆,生长因子,骨修复”,英文关键词为“Platelet-rich plasma,Growth factor,Bone repair”。共纳入25篇符合标准的文献进行综述。 结果与结论：富血小板血浆含有多种高浓度生长因子,普遍的观点认为聚合过程中血小板脱颗粒释放多种生长因子联合作用加速了骨修复的过程。单独应用富血小板血浆对骨修复的治疗效果不如与其他物质复合使用效果明显。     

血管内皮生长因子复合人工骨材料修复骨缺损

背景：由创伤、感染、肿瘤切除以及某些先天性疾病等所导致的四肢骨缺损的治疗仍是骨科临床最常见、最棘手的一大难题。 目的：文章综述了血管内皮生长因子的生物学特性、及其复合人工骨的作用机制、局部基因治疗在治疗骨缺损中的应用。 方法：应用计算机检索CNKI和PubMed数据库中1999-01/2009-12关于血管内皮生长因子和骨缺损修复相关的内容的文章,在标题和摘要中以“血管内皮生长因子,骨缺损,人工骨,基因治疗”或“VEGF,Bone defect,Bone substitute,Gene therapy”为检索词进行检索。选择文章内容与血管内皮生长因子和骨缺损修复相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。 结果与结论：初检得到285篇文献,根据纳入标准选择45篇文章进行综述。血管内皮生长因子是增加血管渗透性和血管发生的特殊生长因子,在骨的生长、发育和重建中密切协调血管发生和骨发生的关系,而目前的人工骨材料只具有传导成骨的特性,所以改善人工骨材料中的血管生成可促进血运丰富骨组织的形成。     

微孔对同种异体表面脱钙骨基质明胶诱导成骨能力的影响

目的　观察微孔制备对表面脱钙骨基质明胶诱导成骨能力的影响。方法　用有微孔和无微孔表面脱钙骨基质明胶修复大鼠颅骨上直径为 8mm的环形骨缺损 ,术后不同时间行组织学和X线检查。结果　有微孔制备的表面脱钙骨基质明胶诱导成骨能力优于无微孔的表面脱钙骨基质明胶。结论　微孔制备能提高表面脱钙骨基质明胶诱导成骨的能力。     

Quantification of various growth factors in different demineralized bone matrix preparations

Besides autografts, allografts, and synthetic materials, demineralized bone matrix (DBM) is used for bone defect filling and treatment of non-unions. Different DBM formulations are introduced in clinic since years. However, little is known about the presents and quantities of growth factors in DBM. Aim of the present study was the quantification of eight growth factors important for bone healing in three different "off the shelf" DBM formulations, which are already in human use: DBX putty, Grafton DBM putty, and AlloMatrix putty. All three DBM formulations are produced from human donor tissue but they differ in the substitutes added. From each of the three products 10 different lots were analyzed. Protein was extracted from the samples with Guanidine HCL/EDTA method and human ELISA kits were used for growth factor quantification. Differences between the three different products were seen in total protein contend and the absolute growth factor values but also a large variability between the different lots was found. The order of the growth factors, however, is almost comparable between the materials. In the three investigated materials FGF basic and BMP-4 were not detectable in any analyzed sample. BMP-2 revealed the highest concentration extractable from the samples with approximately 3.6 microg/g tissue without a significant difference between the three DBM formulations. In DBX putty significantly more TGF-beta1 and FGFa were measurable compared to the two other DBMs. IGF-I revealed the significantly highest value in the AlloMatrix and PDGF in Grafton. No differences were accessed for VEGF. Due to the differences in the growth factor concentration between the individual samples, independently from the product formulation, further analyzes are required to optimize the clinical outcome of the used demineralized bone matrix.     

组织工程技术及生物材料修复运动性关节软骨损伤

目的：总结组织工程技术及生物材料在防治运动性关节软骨损伤中的应用特点。 方法：以“关节软骨,组织工程技术,生物材料”为中文关键词,以“tissue enginneering, articular cartilage, scaffold material”为英文关键词,采用计算机检索Pubmed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及维普数据库(http://www.cqvip.com/)1993-01/2010-10的相关文章,排除重复研究或Meta分析类文章。以23篇文献为主,重点对修复运动性关节软骨损伤种子细胞、支架材料、细胞因子及其性能进行讨论。 结果：计算机初检得到104篇文献,根据纳入排除标准,对组织工程软骨的种子细胞、生物支架材料以及用于组织工程中的细胞因子进行总结与分析。种子细胞是制约组织工程软骨进一步临床应用的首要因素,目前常采用的种子细胞有软骨细胞、骨髓基质干细胞和胚胎干细胞等;生物支架材料包括天然材料和人工合成可降解聚合物等;用于软骨组织工程的生长因子主要包括转化生长因子、骨形成蛋白、成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子等。 结论：迄今为止,无论是工程软骨的种子细胞、支架材料、培养环境等还没有任何一种材料被认为最理想,寻求一种具有良好性能的组织工程化关节软骨是未来研究的重点。但目前很多研究仍处于实验阶段,还有一些问题有待于解决,特别是组织工程细胞支架材料植入体内后,材料的降解与细胞功能发挥是否同步,会不会产生遗传物质改变、基因表达或基因突变等问题,将其应用于临床更需要相关学者专家不断的实践和探索。     

Calcium sulfate-carboxymethylcellulose bone graft binder: Histologic and morphometric evaluation in a critical size defect

Calcium sulfate (CS) is widely used as a bone graft binder and expander. Recent reports indicate that carboxymethylcellulose (CMC) can improve the clinical properties of CS when used as binder for particulate bone grafts; however, limited information is available on the effects of CMC on bone regeneration. The purpose of this study was to evaluate the histologic and morphometric characteristics of bone formation in calvarial defects grafted with a CS-based putty containing 10% CMC in combination with allogeneic demineralized bone matrix (DBM). Bone formation and graft/binder resorption were compared with a surgical grade CS and DBM in paired critical-sized calvarial defects in 25 Wistar rats (350-450 g). Six animals each provided paired defects at 7, 14, 21, and 28 days postsurgery for nondecalcified processing and microscopic analysis. Defects grafted with CS or CS-CMC putty as the DBM binder exhibited similar patterns and proportions of bone formation, fibrous tissue/marrow, and residual DBM particles. Comparable mean +/- SD proportions of new bone formation (31.7 +/- 9.5 and 33.7 +/- 12.9), fibrous tissue/marrow (54.2 +/- 8.3 and 53.0 +/- 10.8), residual DBM particles (8.3 +/- 6.8 and 10.1 +/- 6.3), and residual binder material (5.5 +/- 4.6 and 3.7 +/- 3.5) were found at 28 days for defects grafted with CS and CS-CMC putty, respectively. Thus, CMC was found to improve the handling characteristics of CS and, when used in conjunction with DBM, supported comparable levels bone formation and patterns of binder/scaffold resorption as CS and DBM in a calvarial defect model.     

Histological evaluation of an impacted bone graft substitute composed of a combination of mineralized and demineralized allograft in a sheep vertebral bone defect

Demineralized bone matrix (DBMs) preparations are a potential alternative or supplement to autogenous bone graft, but many DBMs have not been adequately tested in clinically relevant animal models. The aim of current study was to compare the efficacy of a new bone graft substitute composed of a combination of mineralized and demineralized allograft, along with hyaluronic acid (AFT Bone Void Filler) with several other bone graft materials in a sheep vertebral bone void model. A drilled defect in the sheep vertebral body was filled with either the new DBM preparation, calcium sulfate (OsteoSet), autologous bone graft, or left empty. The sheep were euthanized after 6 or 12 weeks, and the defects were examined by histology and quantitative histomorphometry. The morphometry data were analyzed by one-way analysis of variance with the post hoc Tukey-Kramer test or the Student's t-test. All of the bone defects in the AFT DBM preparation group showed good new bone formation with variable amounts of residual DBM and mineralized bone graft. The DBM preparation group at 12 weeks contained significantly more new bone than the defects treated with calcium sulfate or left empty (respectively, p < 0.05, p < 0.01). There was no significant difference between the DBM and autograft groups. No adverse inflammatory reactions were associated with any of the three graft materials. The AFT preparation of a mixture of mineralized and demineralized allograft appears to be an effective autograft substitute as tested in this sheep vertebral bone void model.     

钛网打压植骨重建四肢长骨节段骨缺损☆

背景：四肢长骨节段骨缺损临床上常见,一直以来是骨科修复领域的难题。 目的：介绍钛网打压植骨重建四肢长骨节段骨缺损新方法的实验研究和临床用用。 方法：第一作者应用计算机检索1990至2011年 PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed), CNKI 数据库(www.cnki.net/index.htm), 和维普数据库(http//www.cqvip.com)有关钛网打压植骨重建四肢长骨节段骨缺方面的文献,英文检索词为“segmental bone defect,titanium mesh or titanium cage”;中文检索词为“四肢或长骨,骨缺损,钛网”。排除重复性研究、非四肢长骨和Meta分析类文献。根据纳入标准,共检索到30篇文献进行归纳总结。 结果与结论：钛网打压植骨重建四肢长骨节段骨缺损无论在大动物或是小动物的实验中均取得较好的成骨效果,优于非钛网的游离植骨和大块皮质骨游离植骨;自体骨、异体骨和人工骨均是可行的填充植骨材料,以自体松质骨为主的植骨材料的成骨效果相对较好,具有生物活性钛网较普通钛网的成骨效果更好。临床上,在四肢长骨各个部位的节段骨缺损中均取得很好的治疗效果,包括骨缺损长达十余厘米的病例。钛网打压植骨重建四肢长骨节段骨缺损新方法,改变了以往认为大于 6 cm以上长段骨缺损只适宜带血运的骨移植、而不适宜无血运游离植骨的传统观点。该方法较简单、安全、有效,是一种较理想的替代治疗长骨骨干部节段骨缺损的无血运游离植骨法。     

细胞因子与干细胞骨软骨分化的调节

背景：软骨修复尤其是伴软骨下骨的修复是骨关节组织工程修复的研究重点。近些年,随着人们对细胞因子研究的不断深入,寻找一种合适的细胞因子,诱导细胞骨软骨分化备受关注。 目的：综述细胞因子对干细胞骨软骨分化调节的影响。 方法：应用计算机检索2000年1月至2011年12月PubMed数据库相关文章,检索词为“chondrification,cytokine,stem cells,tissue engineering”,并限定文章语言种类为English。同时计算机检索2000年1月至2011年12月万方医学数据库相关文章,检索词为“软骨形成,细胞因子,干细胞,组织工程”,并限定文章语言种类为中文。最终纳入符合标准的文献32篇。 结果与结论：诱导干细胞成骨、成软骨分化的成功与否与诱导因子息息相关,尤其是Wnt信号通路、转化生长因子β超家族途径在干细胞成骨、成软骨分化调节过程发挥重要作用。随着对干细胞分化过程中各种调控因素的深入研究,将为体外培养和诱导干细胞的定向分化发育创造更好的条件。     

组织工程软骨支架材料的应用选择

背景：软骨损伤后几乎不可能完全修复,近年来采用组织工程学方法构建软骨复合组织已成为软骨修复方面新的研究领域。其中支架材料在软骨修复过程中起着至关重要的作用,支架材料的选择也就影响着整个修复过程。 目的：全面了解组织工程软骨支架材料的优缺点,并对其选择进行综述。 方法：由第一作者于2010-11在CBM、PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)、万方数据库(http://www. wanfangdata.com.cn)及google学术网检索组织工程软骨支架材料方面的内容,检索时限为1990/2010,英文检索词为“cartilage, tissue engineering, scaffold materials, bone mesenchymal stem cell”,中文检索词为“软骨,组织工程,支架材料,骨髓间充质干细胞”,排除重复性研究。 结果与结论：计算机初检得到1 185篇文献,阅读标题和摘要进行初筛,排除因研究目的与本文无关及内容重复的研究1 142篇,共保留其中的43篇进行归纳总结,最终引入文献29篇。结果提示,目前应用于组织工程的支架不论是天然的还是人工合成的,都存在一定的缺陷,如体内降解速度过快或过慢,生物相容性不佳、引起炎症等问题。最重要的是组织工程软骨支架距临床应用仍有很大差距,而未来组织工程支架材料的研究重点是改进现有材料和制备工艺,研制复合材料、仿生材料、纳米材料及改性天然材料等。     

下肢外骨骼康复机器人的研究与进展

背景：如何提高脑血管疾病所致中枢神经系统损伤患者的日常活动能力是康复医学亟待解决的问题,而外骨骼康复机器人的发展为解决这一问题提供了可能。 目的：回顾下肢外骨骼康复机器人的研究进展,对下肢外骨骼康复机器人的设计与开发提出新的展望。 方法：由第一作者检索1990/2008 PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn)有关医用下肢外骨骼康复机器人的文献,英文检索词为“exoskeletons robot,central nerve damage,passive rehabilitation training,the man-machine integration interaction interface”,中文检索词为“外骨骼机器人,中枢神经损伤,主被动康复训练,人机一体化交互接口”。排除重复性研究。 结果与结论：共纳入26篇文献归纳总结。外骨骼康复机器人研究报道较多,但如能解决体积小、轻便、低功耗、大功率输出等问题,同时具有响应快、低惯性、高精度和高安全性等性能,必将使神经损伤患者下肢功能最大化地恢复成为可能。     

生长因子在组织工程半月板构建中的作用

背景：生长因子诱导细胞向纤维软骨分化是半月板组织工程研究热点。半月板的体外构建和体内重塑与生长因子的作用关系密切。 目的：概述近年来生长因子半月板组织工程研究进展,并对其机制进行探讨。 方法：应用计算机检索 2008年1月至2013年3月维普数据库(http://lib.cqvip.com)、中国知网数据库(www.cnki.net)及Pubmed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed)相关文章,以“半月板组织工程;软骨;生长因子”为中文检索词;以“meniscus tissue engineering, cartilage, growth factors”为英文检索词。纳入53篇关于半月板组织工程中生长因子研究的文章。 结果与结论：软骨组织工程研究中生长因子的种类繁多,新的生长因子亦在不断的被发现。生长因子对软骨调节作用的研究,从以前的单一生长因子模式开始向多生长因子间相互作用研究模式转变;生长因子对软骨调节作用的分子机制也得到了广泛的研究。生长因子在组织工程中具有良好的运用前景,但还存在着许多尚待解决的问题,如在半月板愈合过程中,不同时间阶段、不同生长因子的表达与作用均不相同,因此如何适时、适量以及怎样发挥生长因子之间的相互作用来更好的模拟体内微环境,探究生长因子对软骨调节作用的分子机制以及发现新的生长因子等都将是半月板组织工程中的研究重点。