聚乳酸/矿化胶原复合人工骨修复材料在兔股骨髁松质骨缺损中的应用研究*

目的 研究聚乳酸/矿化胶原人工骨修复材料（NBG）在兔股骨髁松质骨缺损中的疗效,以及该材料与自体骨、骨髓混合使用的效果,考察材料的安全性及有效性。方法 在兔双侧股骨髁造成松质骨缺损,将60只雄性大白兔进行不同骨材料植入。试验分为5组：空白（Blank）组、人工骨（NBG）组、人工骨混骨髓（NBG+ABM）组、人工骨混自体骨（NBG+AGB）组、自体骨（AGB）组,通过影像学观察、组织学评价、生物力学分析等方法考察5 组材料的骨修复性能。结果 观察新生骨和周围骨质结合情况,拍摄X线片并进行灰度值分析以及进行CT三维重建分析,不同时间点的组织切片观察,均表明NBG组、NBG+ABM组、NBG+AGB组、AGB组骨修复效果良好,生物力学测试也表明各实验组相对于空白组可以承载较高的压力载荷。AGB组、NBG+AGB组、NBG+ABM组、NBG组修复效果依次降低,但均接近完全修复。结论 聚乳酸/矿化胶原基人工骨修复材料有良好的生物相容性及骨诱导性,是良好的骨植入材料。单独使用即可以获得良好的骨修复效果,也可以和自体骨或骨髓混合使用,修复效果更加明显。     

天然及复合海藻酸盐水凝胶改性和构建复合体系修复骨缺损北大核心

背景:作为一种骨组织工程的细胞支架材料,海藻酸盐水凝胶因其良好的生物相容性、可再生的特点受到关注,然而天然海藻酸盐水凝胶因降解缓慢、凝胶不稳定等缺陷使其在机体环境下可能无法实现预期的效果。因此,需要对天然海藻酸盐水凝胶进行改性及构建复合体系,以满足骨缺损修复所需的功能。目的:介绍天然海藻酸盐水凝胶的结构及其改性策略,复合海藻酸盐水凝胶的构建策略,强调在不同的骨缺损修复中海藻酸盐水凝胶及其复合体系所需具备的各种功能,并总结当前的研究重点和展望未来的发展趋势。方法:作者以“alginate hydrogel、bone defect、bone repair、海藻酸盐、骨缺损、骨修复”为检索词,检索1995-2021年PubMed、Web of Science、Medline、万方、中国知网和维普数据库中的相关文献,筛选后对69篇文献进行分析。结果与结论:①海藻酸盐水凝胶通过氧化及γ射线照射等处理,能够获得更快的生物降解性能,而不同的交联方式可以使其具有不同的化学结构。②通过复合体系的构建,海藻酸盐水凝胶及其复合体系能够作为细胞、生物活性因子及药物的载体,可以单独或者联合其他支架使用。③因为具备以上复杂的性能,海藻酸盐水凝胶及其复合体系在骨缺损修复中表现出良好的前景,在部分已有的研究报道中,实现了临界性骨缺损的完全骨桥接。海藻酸盐复合体系为骨修复提供了潜在的解决方案,即通过局部生物活性物质的控制性递送,实现骨缺损的加速愈合以及临界性骨缺损的愈合。④在大节段及承重骨缺损的修复中,可以联合其他高机械强度的支架,在提供机械承重的同时,增强了其他支架的骨整合能力,而这些方案能够适应不同的骨缺损修复的要求。⑤总体而言,海藻酸盐水凝胶及其复合体系在动物实验中已经显现出良好的促进骨组织修复效果,为骨组织工程修复骨缺损提供了潜在的途径,但目前尚缺少系统的临床试验,故距离其实际服务于临床工作,还需要更多的临床研究与探索。     

可注射骨修复材料结合骨碎补总黄酮修复大鼠颅骨缺损

背景：自体髂骨移植一直被认为是骨缺损修复的“金标准”,但其来源有限。 目的：验证应用可注射骨修复材料结合骨碎补总黄酮修复大鼠颅骨缺损的效果。 方法：80只雄性SD大鼠建立双侧颅骨缺损模型,随机分为3组：骨修复材料+骨碎补总黄酮组采用可注射骨修复材料结合骨碎补总黄酮灌胃修复大鼠颅骨缺损;骨修复材料+去离子水组采用可注射骨修复材料结合去离子水灌胃修复大鼠颅骨缺损;羟基磷灰石+去离子水组采用羟基磷灰石结合去离子水灌胃修复大鼠颅骨缺损,1次/d,持续8周。于建模后2,4,8周取颅骨标本进行苏木精-伊红染色和Masson染色组织学观察。 结果与结论：羟基磷灰石组新骨形成和材料降解速度较慢;可注射骨修复材料组新骨形成和材料降解较羟基磷灰石组快,利于血管及纤维组织长入;骨碎补总黄酮灌胃可以促进血管及纤维组织长入材料,促进成骨。与羟基磷灰石相比,可注射骨修复材料结合骨碎补总黄酮修复大鼠颅骨缺损,可促进新骨形成,缩短骨缺损修复时间。     

体外构建复合软质再生颅骨修复材料填充修复颅骨缺损

BACKGROUND: In the process of bone defect repair, as their respective shortcomings, both autograft and allograft cannot obtain satisfactory outcomes.div> OBJECTIVE: To observe the effect of soft composite materials for bone regeneration established in vitro in skull defect repair.     

可注射性纳米羟基磷灰石、壳聚糖复合材料修复骨缺损的实验研究

目的：观察可注射性羟基磷灰石/壳聚糖复合材料对兔桡骨骨缺损修复效果。方法：18只新西兰白兔双侧桡骨中段建立长度为10mm节段性缺损,将可注射性纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料植入一侧骨缺损作为实验组,另一侧植入单纯羟基磷灰石材料作为对照组,于第4、8、12周末,分别行大体、X线检查、组织学、电镜检测,观察该材料对骨缺损的修复效果。结果：①大体观察、X线检查提示：实验组骨痂生长良好,骨缺损完全修复,对照组骨缺损部分修复,部分骨皮质不连续。②组织形态学: 术后12周,实验组新生骨皮质连接完整,髓腔完全再通;对照组少量新生骨形成,部分纤维组织填充③电镜检查:12周实验组材料基本降解,被新生骨组织替代。结论：可注射性纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合材料骨缺损修复能力较单纯羟基磷灰石好,具有确实的骨缺损修复能力。     

兔股骨髁临界性骨缺损动物模型制备及临界骨缺损值

文题释义：临界性骨缺损：首先定义为自然状况下骨缺损不进行任何处理无法自愈的最短的骨缺损尺寸。随后考虑到观察实验动物完整的生命周期是非常困难的,将临界性骨缺损值定义为在实验期间物种不能自行愈合的最短骨缺损尺寸。 动物模型：是在医学研究中建立的模拟人类疾病表现的动物,骨组织工程中建立临床相关的测试动物模型来研究材料的生物相容性、降解、力学性能以及与宿主组织的相互作用,是体外实验和人体临床试验之间的关键一步。 背景：兔股骨远端骨缺损模型被研究者们广泛用于骨缺损替代骨组织工程材料的测试,但对于兔股骨髁圆柱形骨缺损模型的大小文献报道不一,直径分布在5-9 mm,深度8-12 mm,目前尚无统一的标准。 目的：建立兔股骨髁不同尺寸骨缺损模型,确定兔股骨髁临界性骨缺损尺寸。 方法：6月龄雄性新西兰白兔18只,随机分为3组,每组各6只,分别建立骨缺损模型,骨缺损直径依次为5,6,7 mm,深度均为10 mm,双侧手术,共计12侧。分别于术后第1天及术后第4,8,12周行CT扫描及三维重建,CT-Hedberg评分评价骨缺损愈合情况;于术后12周处死新西兰白兔,取出股骨髁缺损样本,通过大体观察和苏木精-伊红染色分析缺损区愈合情况。实验方案经徐州医科大学实验动物道德伦理委员会批准。 结果与结论：①术后所有兔均存活,术后12周大体观察示：直径5 mm组缺损由新生骨组织充填,股骨髁塑形良好,骨缺损基本完全修复;直径6 mm组、直径7 mm组骨缺损区可见明显凹陷,新生骨组织较少,骨缺损未修复;②CT图像示：术后第4,8周,直径5 mm组缺损区逐渐减小,断端桥接;直径6 mm、直径7 mm组缺损区仅周边有少量新生骨长入,缺损面积较前稍减小;术后第12周可见直径5 mm组皮质骨结构完整、连续,骨缺损基本完全修复;直径6 mm组骨缺损部分修复;直径7 mm组缺损未修复,仍可见明显缺损空腔存在;③CT-Hedberg评分显示,术后各时间点直径6 mm组评分显著低于直径5 mm组(P < 0.05);与直径7 mm组比较差异无显著性意义(P > 0.05);④组织学结果示：术后12周直径5 mm组缺损区出现排列不规则的骨小梁结构,并可见大量新生骨组织填充,其他2组在骨缺损周边可见部分新生骨小梁存在,但缺损区新生骨组织填充较少;⑤结果说明,在12周的实验观察期内,在缺损深度同为10 mm的条件下,直径>6 mm的股骨髁缺损未能自行愈合,而直径<6 mm的股骨髁缺损基本完全修复。此结果符合临界骨缺损的标准,故直径6 mm可作为兔股骨髁临界骨缺损值。 ORCID: 0000-0002-1257-965X(徐石庄) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程     

可注射性生物降解材料PPF修复骨缺损的研究进展

创伤、感染、肿瘤、骨坏死及先天畸形等多种疾病引起的骨缺损临床常见,使得用于骨缺损修复的可注射性生物材料越来越被重视。已开发出骨水泥、天然衍生物及合成聚合物等多种可注射性材料。对可注射性生物降解材料聚富马酸羟基丙酯（poly（propylene fumarate）,PPF）在骨缺损修复方面的研究进展做一综述。     

多孔丝素蛋白支架修复兔下颌骨临界性骨缺损

背景：丝素蛋白具有良好的生物相容性和可降解性。 目的：观察多孔丝素蛋白支架原位修复兔下颌骨临界性骨缺损效果。 方法：建立兔双侧下颌骨临界性骨缺损模型,随机选取一侧缺损植入多孔丝素蛋白支架作为实验组,另一侧缺损不作处理作为对照组。 结果与结论：①大体标本：术后12周,实验组骨缺损腔表面完全被新生骨覆盖,材料无脱出;对照组骨缺损腔内充满肉芽组织,骨不连。②X射线骨密度测定：术后2,6,12周,两组骨密度均随着时间延长逐渐增高,组内不同时间点间差异有显著性意义(P < 0.05),且同期实验组高于对照组(P < 0.05)。③组织病理切片苏木精-伊红染色：术后12周,实验组岛状新生骨及骨小梁明显增多,而且粗大而致密,材料内部明显疏松,部分区域塌陷;对照组宿主骨边缘可见散在分布的新生骨组织,但并无粗大骨小梁形成。④骨形态发生蛋白2免疫组织化学染色：术后2,6,12周,两组骨形态发生蛋白2阳性细胞数均随着时间延长逐渐增多,组内不同时间点间差异有显著性意义(P < 0.05),且同期实验组多于对照组 (P < 0.05)。表明多孔丝素蛋白支架用于原位组织工程修复骨缺损具有一定可行性。     

胶原/羟基磷灰石复合材料的制备及用于骨缺损修复的研究现状

通过模拟天然骨的结构,制备胶原/羟基磷灰石复合材料,与天然骨具有相似的组成、结构和性能,并具有良好的生物活性和生物降解性。本文就胶原/羟基磷灰石复合材料的制备方法、仿生形成机制、表征手段及骨缺损修复的应用等进行综述,并展望其未来发展方向。     

可注射骨修复材料结合骨碎补总黄酮修复极量颅骨缺损的实验研究

目的探讨应用可注射骨修复材料﹙Injectable Bone Regeneration Composite,IBRC﹚结合骨碎补总黄酮﹙As-semble Flavone Of Rhizome Drynaria,AFDR﹚修复大鼠极量颅骨缺损的效果。方法 40只雄性SD大鼠,制成颅骨极量骨缺损﹙Critical Size Defects,CSDs﹚模型,随机分为3组:A组IBRC修复大鼠颅骨缺损结合去离子水﹙DeionizedWater,DW﹚灌胃13只;B组IBRC修复大鼠颅骨缺损结合AFDR灌胃13只;C组IBRC复合重组人骨形成蛋白骨形成蛋白2﹙recombinanthumanBone Morphogenetic Protein 2,rhBMP2﹚修复大鼠颅骨缺损结合DW灌胃14只。术后2、4、6、8周各组随机处死2只大鼠取材做HE和Masson组织学观察,并于4、8、12周各组随机处死1只大鼠行Micro-CT扫描。结果单用IBRC修复极量骨缺损有作用,但骨痂生成慢;结合AFDR灌胃可以促进血管及纤维组织长入材料,促进成骨,但不及IBRC复合rhBMP2的修复速度及质量。结论 IBRC结合AFDR修复大鼠颅骨缺损可促进新骨形成,缩短骨缺损修复时间,虽然逊于IBRC复合rhBMP2的效果,但从安全、经济以及对骨质疏松的改善作用等方面考虑,有其进一步研究的价值。     

可注射生物降解型复合淀粉水凝胶修复关节骨-软骨缺损的应用研究

目的 开发一种可注射和生物降解型的水凝胶,并研究该水凝胶对软骨细胞增殖和功能表达的影响,以及在大鼠膝关节骨-软骨缺损模型中的修复效果。方法 以硅酸钙溶液和淀粉为主要原料加入添加剂后制备复合淀粉水凝胶,通过流变学测试、注射器推出实验和体外浸泡实验对其流变学性能、可注射性和降解性能进行表征。分离提取幼年大鼠膝关节软骨细胞并与材料浸提液进行共培养,通过CCK-8细胞增殖测试和细胞Live/Dead染色方法测定细胞毒性和活性,并通过PCR定量测试成软骨相关基因的表达量。构建大鼠膝关节骨-软骨缺损模型,通过局部注射复合淀粉水凝胶进行干预,在2周、4周和6周取大鼠膝关节标本行宏观、组织学染色评估和分析。结果 复合淀粉水凝胶具有介于固态和液态之间的流变学特征,在15 N外力下可从22 G针头中稳定推出,在PBS溶液中浸泡10 d后质量损失率为38wt.%。复合淀粉水凝胶浸提液对软骨细胞增殖无抑制作用,并提高了其Ⅱ型胶原基因和SOX-9基因的表达量。动物实验显示治疗4周和6周后复合淀粉水凝胶组的组织学评分高于未治疗组,组织学染色也显示该水凝胶可促进软骨细胞外基质合成。结论 复合淀粉水凝胶具有良好的可注射性、可降解性和生物相容性,可以提升软骨细胞Ⅱ型胶原基因和SOX-9基因的表达量,并可在体内促进骨-软骨缺损修复。     

矿化胶原改性骨水泥的制备及生物力学测定

目的 基于矿化胶原（MC）对聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）进行改性,提高其在骨修复领域应用的可行性。方法 将不同粒径MC（＜200 μm、200 ～ 300 μm、300 ～ 400 μm、400 ～ 500 μm）按照5 wt%、10 wt%、15 wt%、20 wt%的含量加入到PMMA骨水泥,制备不同粒径及含量的复合骨水泥。通过工作特性、抗压强度、抗弯强度、压缩模量、弹性模量测试,评估MC/PMMA复合骨水泥的生物力学性能,确定最佳性能的复合骨水泥比例。结果 复合骨水泥混合时间30 s,等待时间2 ～ 5 min,工作时间5 ～ 12 min,固化时间10 ～ 20 min;不同粒径MC（＜200 μm、200 ～ 300 μm、300 ～ 400 μm、400 ～ 500 μm）复合骨水泥,在不同含量（5 wt%、10 wt%、15 wt%、20 wt%）下其抗压强度均可保持在70 MPa以上,对PMMA骨水泥的抗压强度影响不大。含量15 wt%、粒径300 ～ 400 μm MC/PMMA复合骨水泥的抗压强度90 MPa,抗弯强度50 MPa,压缩模量1.2 GPa,弹性模量较Osteopal V和Mendec Spine骨水泥明显降低,且与人体松质骨的弹性模量相匹配。结论 MC在保持PMMA机械强度的同时,可降低其弹性模量,含量15 wt%、粒径300 ～ 400 μm MC/PMMA骨水泥的工作特性、抗压和抗弯强度、弹性模量符合国际标准和临床使用要求。     

矿化胶原与镁钙合金的复合材料用于犬拔牙位点保存的实验研究

目的　研究矿化胶原复合镁钙合金用于犬拔牙位点保存的可行性。 方法　拔除8只杂种犬下颌双侧第4前磨牙,共32个拔牙窝（近中和远中牙槽窝各16个）,随机分为A、B两组。A组植入矿化胶原复合镁钙合金材料,B组仅植入矿化胶原材料,于术后12,24周处死实验犬,制备组织标本,通过大体观察、CBCT、肝肾组织学切片观察以及X射线显微镜检测评价拔牙窝愈合情况及肝肾组织的损伤情况。 结果　两组材料在拔牙窝愈合过程中,逐渐被降解吸收,新生骨组织不断形成。术后12周,实验A组的相对骨密度值以及新生骨组织数量均多于B组,差异有统计学意义（P＜0.05）。术后24周,A、B两组的新生骨组织数量逐渐增多,两组相对骨密度值差异不显著（P＞0.05）。 结论　矿化胶原与镁钙合金的复合材料可用于犬拔牙位点的保存,可促进新骨再生,减缓牙槽嵴的吸收。     

Investigation of the three-dimensional orientation of mineralized collagen fibrils in human lamellar bone using synchrotron X-ray phase nano-tomography

We investigate the three-dimensional (3-D) organization of mineralized collagen fibrils in human cortical bone based on synchrotron X-ray phase nano-tomography images. In lamellar bone the collagen fibrils are assumed to have a plywood-like arrangement, but due to experimental limitations the 3-D fibril structure has only been deduced from section surfaces so far and the findings have been controversial. Breakthroughs in synchrotron tomographic imaging have given access to direct 3-D information on the bone structure at the nanoscale level. Using an autocorrelation-based orientation measure we confirm that the fibrils are unidirectional in quasi-planes of sub-lamellae and find two specific dominant patterns, oscillating and twisted plywoods coexisting in a single osteon. Both patterns exhibit smooth orientation changes between adjacent quasi-planes. Moreover, we find that the periodic changes in collagen fibril orientation are independent of fluctuations in local mass density. These data improve our understanding of the lamellar arrangement in bone and allow more detailed investigations of structure–function relationships at this scale, providing templates for bio-inspired materials. The presented methodology can be applied to non-destructive 3-D characterization of the sub-micron scale structure of other natural and artificial mineralized biomaterials.     

新型人工骨修复材料在骨缺损修复中的临床研究

目的 探讨新型人工骨修复材料和羟基磷灰石生物陶瓷在骨缺损修复中的临床效果,并评估新型人工骨修复材料的有效性和安全性.方法 选取2019年12月至2021年4月中国人民解放军联勤保障部队第九二○医院收治的50例骨缺损并接受骨缺损重建修复术患者,采用随机单盲法,分为新型人工骨修复材料组(实验组)和羟基磷灰石生物陶瓷组(对照...     

接骨合剂在同种异体骨修复缺损过程中TGF-β表达的影响

目的通过检测具有活血补肾作用的接骨合剂对骨缺损修复过程中的转化生长因子(TGF-β)表达的影响,探讨接骨合剂对同种异体骨修复的作用。方法用新西兰大白兔,制成双侧桡骨骨缺损模型,用同种异体髂骨骨松质制成颗粒状植于骨缺损处,一组用接骨合剂(骨碎补、续断、自然铜土鳖虫)饲养,一组用普通饲料饲养,于手术后1、2、4、6、8周处死动物取材,标本进行HE及TGF-β免疫组化及原位杂交染色,光镜观察。结果在1周时TGF-β表达呈弱阳性,实验组4周时表达呈强阳性,2、6、8周时表达呈阳性,对照组除4周时表达呈阳性外,2、6、8周时表达呈弱阳性。结论接骨合剂对同种异体骨修复骨缺损有明显的促进和成骨作用。