聚多巴胺涂层3D打印双相磷酸钙组织工程支架的制备及其评价

目的：在3D打印制备的双相磷酸钙（BCP）支架的表面进行聚多巴胺（PDA）涂层,构建成骨活性较高的新型骨组织工程支架,并对其应用潜力进行初步评价。方法：通过3D打印技术制备BCP生物陶瓷支架,将制备完成的组织工程支架在多巴胺溶液中浸泡,以使支架表面形成纳米级的PDA覆膜结构,无PDA涂层的支架为3DBCP组,有PDA涂层的支架为PDA-3DBCP组。利用扫描电子显微镜观察各组支架表面微观形貌,通过测定支架表面的水接触角表征材料的亲水性,采用比重法测定支架的孔隙度,万能试验机检测支架的机械强度,CCK-8方法检测支架上细胞的增殖活性。结果：与3DBCP组比较,PDA-3DBCP组支架表面水接触角明显缩小（t=5.06,P<0.05）,支架孔隙度和机械强度差异无统计学意义（t=0.103,P>0.05;t=0.002,P>0.05）。将细胞接种至支架并进行1、3和5 d的复合培养,CCK-8法检测,随着培养时间的延长,2组细胞增殖活性逐渐升高,第5天时与3DBCP组比较,PDA-3DBCP组支架细胞增殖活性明显升高（t=39.3,P<0.05）。结论：PDA涂层的3D打印BCP多孔支架符合骨组织工程支架材料的表征,并且可以提高细胞的增殖能力,具备作为骨组织工程支架的潜力。     

3D打印技术在骨科导航模板和骨组织工程中的应用

<正>骨骼作为人体的支架,担负着支持、承重、造血的功能。因结核、创伤、先天发育畸形等原因造成的大体积骨组织损坏,给患者、家庭和社会都带来了极大的影响,临床上一般通过外科手术植入修复材料的方法修复缺损的骨组织,以达到完全或部分恢复正常骨组织的结构和功能。骨组织修复材料有自体骨、同种异体骨和人工骨。采用自体骨造成患者的二次伤害,取骨后供区疼痛,康复缓慢因此限制了其在临床中的应用。而同种异体骨又存在材料来源限     

壳聚糖支架材料在骨组织工程中的应用

壳聚糖是由β-(1-4)-2-乙酰氨基-D-葡萄糖单元和β-(1-4)-2-氨基-D-葡萄糖单元共聚而成的天然多糖。在结构上类似于动物体内的糖胺聚糖,可促进骨形成,具有良好的组织相容性、非抗原性、无毒性,有抑菌作用,同时对温度相对稳定,因此壳聚糖在骨组织工程中的应用显示出巨大的优势。现将壳聚糖作为支架材料在骨组织工程中的研究进展予以综述,并对其发展前景予以展望。     

还原氧化石墨烯修饰壳聚糖骨组织工程支架的制备及表征

目的 目前修复骨缺损的方式中,自体骨供量有限,异体骨或异种骨移植常出现术后排异反应,针对牙槽骨缺损修复而设计出一种来源广、价格低且生物相容性佳的骨组织工程材料迫在眉睫.文章旨在构建还原氧化石墨烯(rGO)修饰的壳聚糖骨组织工程支架,评价其表面形貌、理化特性及生物学性能.方法 通过化学还原法制备rGO,利用扫描电镜(SE...     

新型脱细胞骨基质-壳聚糖骨组织工程支架的制备及性能评价

目的探寻新型脱细胞骨基质（Acellular Bone Extracellular Matrix,ABECM）材料及脱细胞骨基质-壳聚糖（Chitosan,CS）复合多孔支架的制备方法,并对其性能进行评价。方法采用Triton X-100、十二烷基硫酸钠（Sodium Dodecyl Sulfate,SDS）的脱细胞方法对猪股骨进行脱细胞处理,应用溶液共混、冷冻干燥法制备脱细胞骨基质-壳聚糖复合支架。对ABECM材料进行定性分析,观察ABECM-CS复合多孔支架的形态学、孔隙率、力学性能和细胞-支架复合培养的相容性。结果 ABECM材料HE染色、Hoechest33258荧光染色均无细胞残留,茜素红染色、Ⅰ型胶原免疫组织化学染色、骨形态发生蛋白-2抗体染色阳性。扫描电镜显示支架具有多孔结构,孔径50-200μm,孔隙率为（53.50±4.23）%,力学测试支架干燥状态纵向压缩模量为（33.23±14.45）MPa,支架湿润状态下的压缩模量为（2.27±1.13）MPa。细胞-支架复合培养相容性良好。结论制备的ABECM-CS复合多孔支架去细胞彻底,保留了脱细胞骨基质主要成分,具备合适的孔径和孔隙率,细胞相容性良好,是理想的骨组织工程支架。     

磷酸钙陶瓷在骨组织工程中的应用

颌面骨缺损的修复，尤其是大范围骨缺损的修复一直是颌面外科领域面临的难题。虽然目前临床应用最广泛的植骨材料是自体骨及同种异体骨，但存在着骨源不足、供区不良反应、免疫排斥反应、术后感染等缺陷。这些缺陷促进了骨替代材料的研究发展。骨组织工程采用生长因子与生物材料复合，在体内诱导成骨，取得了一定的成功，但也存在着许多技术难题。难题之一是支架材料的选用，许多的材料均存在着强度不足、降解速度与骨形成速度不协调等缺点。而生物陶瓷可加工成多孔隙结构，有良好的生物相容性、生物降解性、骨传导性等优点，因而磷酸钙陶瓷材料用于骨组织工程载体支架一直是研究的热点且取得了很多成果。     

负载二甲双胍骨组织工程支架的制备及评价

目的 通过3D打印技术构建负载二甲双胍的聚乙烯醇(PVA)/β-磷酸三钙(β-TCP)骨组织工程支架,初步探讨其应用潜能。方法 向PVA溶液中掺入二甲双胍,利用低温3D打印技术制备载药的PVA/β-TCP/二甲双胍(PTM)支架,评估支架的微观形态、孔径及孔隙率、吸水率、二甲双胍的释放规律、细胞毒性、细胞黏附和增殖。结果 PTM支架具有相互连通的孔隙结构,与不载药(PT)支架比较,支架表面粗糙,吸水率明显提高(P<0.05),但药物的掺入并不影响支架的孔径(P>0.05)和孔隙率(P>0.05)。PTM支架内的二甲双胍在前5天出现较快的释放,随后进入缓慢释放阶段,至14天时释放率约为74%。通过支架浸提液培养细胞24h,细胞生存率大于90%。细胞在支架上黏附良好,随着时间推移,细胞增殖活性逐步提升,第5天时,PTM支架的细胞增殖活性明显大于PT支架(P<0.05)。结论 3D打印PTM支架符合骨组织工程支架的表征,具备二甲双胍缓释能力,支架生物相容性好,可提高细胞的增殖活性,有望在骨再生领域发挥潜力。     

壳聚糖在骨组织工程中的应用进展

壳聚糖类似动物体内的糖胺多糖,可促进成骨细胞增生和表型表达。壳聚糖作为骨修复材料具有良好的降解性和可塑性,且作为药物载体在生物医药和制剂中已得到广泛运用。寻找理想的支架材料是目前骨组织工程研究的热点。利用壳聚糖参与制备或修饰各种仿生支架材料,可以成为骨组织工程的一个研究方向。随着科技水平的提高和人们认识的不断深入,医学、生物等相关领域对壳聚糖的应用将越来越广泛。     

新型3D打印骨修复体的骨组织相容性研究

目的研究一种新型3D打印钛合金骨修复体植入兔骨组织后的生物相容性,为进一步评价其安全有效性及临床应用提供动物试验依据。方法依据GB/T16886.6-2015《医疗器械生物学评价第6部分:植入后局部反应试验》,采用15只家兔,每只家兔通过手术操作,将2个样品植入其左侧胫骨,将2个对照品植入其右侧胫骨;分别在植入后4周、12周、26周各安乐死5只动物,取植入物及周围组织进行肉眼观察及组织学评价。结果应用半定量评价系统对植入物周围骨组织进行评价,4周、12周、26周骨组织的刺激指数均小于2.9,判为无刺激反应。结论该新型3D打印钛合金骨修复体具有良好的骨组织生物相容性,在骨修复领域具有很好的临床应用前景。     

3D生物打印在组织工程的研究及应用

3D生物打印技术是3D打印技术的一个分支与延伸,是增材制造与细胞打印的结合,是不同领域技术如工程学、生物材料学、细胞生物学、物理学、化学、制造学及医学集成的产物,是3D打印技术中新兴的、快速扩张的、富有生命力的、最具发展前景的技术领域,被认为是21世纪组织工程与生物制造的新范式,已越来越多地应用于组织工程中。3D生物打印技术可能是我们下一步超越基于传统组织工程支架的障碍和局限,以工业化生产组织工程产品。本文主要从3D生物打印技术在组织工程的研究及应用的国内外研究现状、特点、打印方式、材料,以及发展前景等方面作简要综述。     

壳多糖组织工程支架材料的制备及其应用

目的:探索一种简单的制备壳多糖细胞外基质网架的方法,考察该基质网架作为组织工程支架材料应用的可行性。方法:壳多糖溶于乙酸,搅拌成均匀泡沫状,冷冻铸型制成海绵状多孔基质网架。利用光镜、电镜等方法测定该网架的孔径和空孔率。分别应用该网架构建复层组织工程皮肤和组织工程软骨。 结果：制备的壳多糖网架外观呈多孔海绵状,光镜下观察有大小不等的孔隙;扫描电镜下观察,网架错综相连成许多网孔,孔径为83～136 μm,平均孔径为110 μm,平均三维空孔率为78%。构建的复层组织工程皮肤具有与天然皮肤极为相似的表皮和真皮双层结构,皮肤角朊细胞和成纤维细胞贴附于网架生长、增殖,形成连续的细胞层,细胞层数增多明显,并分泌角质样物质和基质样物质,网架逐渐降解。软骨细胞在网架上贴附、增殖良好,并分泌细胞外基质;组织学观察有新生软骨组织形成。结论：制备的壳多糖细胞外基质网架具有一定的孔径和空孔率,适于细胞贴附生长和增殖,将其作为组织工程支架材料具有较好的应用前景。     

新型骨与软骨组织工程支架材料制备及其性能研究

目的：研究符合骨与软骨组织工程制备技术要求的新型支架复合材料；并确定其性能与结构优化设计的主要参数指标。方法：按不同CPPf(聚磷酸钙纤维）／PLL（L－聚乳酸）重量比及相同CPPfPLLA/NaCl颗粒重量比，采用溶铸颗粒沥取（Solventcasting particulte-leaching)法轩系列CPPf/PLLA支架复合材料；液体置换法，压缩性能测试及扫描电子显微镜观察其密度，孔隙度压缩模量及微结构特征；材料样品体外人工降解液直接浸渍法判定其生物降解性能，并观测其生物降解率，压缩碍及微结构由微孔海绵状过渡为纤维网状。随着支架材料在人工降解液中降解时间的延长，其降解率以0％－13．2％线性递增；压缩模量呈线性降低至1.10-2.78MP；材料横截面微结构则发生相应改变。结论 CPPf/PLLA支架复合材料具有高孔隙度的三维立体结构，良好的抗压缩性能和和解性能，经进一步优化设计后，可成为结构和性能符合各项要求的新与软骨组织工程支架材料。     

PMMA骨水泥与磷酸钙骨水泥诱导成膜及其对成骨活性的差异

目的 比较PMMA骨水泥与磷酸钙骨水泥诱导周围形成膜的结构和成骨活性的差异.方法 32只健康成年新西兰大白兔按照随机数字表法分为PMMA组和磷酸钙组,每组16只,双侧桡骨制造15 mm骨缺损,分别植入PMMA和磷酸钙骨水泥,4、6周后每组选取2只兔子取出骨水泥周围包裹的诱导膜比较膜厚度及血管密度;第4周取出骨水泥并在膜内植入自体松质骨,植骨后8、12周分别通过放射学和组织学评估新生骨形成的情况.结果 ①4、6周时PMMA骨水泥组诱导形成的膜厚度分别为(1 108 ±26)、(945±42) μm,磷酸钙骨水泥组诱导成膜厚度为(945 ±34)、(778±22) μm,两组间差异有统计学意义(P＜0.05).PMMA骨水泥诱导的膜血管密度分别为6、3个/cm2,而磷酸钙骨水泥诱导形成的膜血管密度分别为2、2个/cm2.②放射学检测可见植骨后第8、12周PMMA组成骨按Lane-Sandhu X线评分(2.84 ±0.36)、(4.22±0.54)优于磷酸钙组(1.98 ±0.15)、(3.16 ±0.23),两组间差异有统计学意义(P＜0.05).③第8、12周组织学观察PMMA组按Nilsson组织学评分标准进行评分(3.14 ±0.29)、(4.63 ±0.37),成骨优于磷酸钙组(2.10 ±0.18)、(3.59±0.21),两组间差异有统计学意义(P＜0.05).结论 在新西兰兔桡骨骨缺损处PMMA骨水泥诱导形成的生物膜较磷酸钙骨水泥诱导形成的生物膜具有更强的促血管化和成骨活性.     

骨髓基质细胞与壳聚糖-聚磷酸三钙复合材料的生物相容性

目的：研究壳聚糖-聚磷酸三钙复合材料对离体培养的骨髓基质细胞黏附及增殖的影响,探讨二者的生物相容性,为骨组织工程中生物材料的选择提供实验依据。 方法：采用冻干法制备壳聚糖-聚磷酸三钙复合材料,培养兔骨髓基质细胞,传代扩增后接种到材料表面,体外继续培养,用倒置光学显微镜、扫描电镜观察细胞的黏附和生长情况,用MTT方法检测种植后2、4、6及8 d细胞的增殖情况。 结果：种植2 d后细胞呈梭形纤维细胞样,平均每100倍视野下,有生物材料的实验组与无材料的对照组胞数分别为(360±20)个和(76±18)个,二者比较差异有显著性（P＜0.01）。MTT法检测结果显示,两组细胞均保持持续增殖。且实验组增殖最快,接种后2、4 、6及8 d光吸收值与对照组比较,差异均有显著性（P＜0.01）。扫描电镜下可见材料呈多孔网状结构,兔骨髓基质细胞紧密贴附在材料表面,细胞可沿材料的孔隙活跃生长。 结论：壳聚糖-聚磷酸三钙复合材料能促进骨髓基质细胞的增殖;兔骨髓基质细胞与复合材料具有良好的生物相容性,可作为骨髓基质细胞的载体应用于组织工程。     

异种脱蛋白松质骨载体的制备及性能评价

目的研究探讨异种脱蛋白松质骨性能,以制备综合性能优异的骨组织工程载体材料。方法我们将取材于成年猪股骨远端松质骨通过理化方法制作成脱蛋白松质骨载体,并对载体形态结构、组成成分、载体与种子细胞黏附及生长增殖情况以及生物力学特性进行检测分析。同时将载体材料复合自体骨髓间充质干细胞和骨形态生长因子植入成年山羊横突间进行组织工程化成骨融合,观察成骨情况,并通过免疫酶组织染色方法检测异种脱蛋白松质骨的免疫原性。结果脱蛋白松质骨具有天然网状孔隙结构,其无机成分为羟基磷灰石,有机成分为Ⅰ型胶原,力学性能保存良好,有良好的细胞相容性,免疫原性检测阴性。异种脱蛋白松质骨复合rhBMP-2和MSCs植入体内后多点成骨,效果满意。结论异种脱蛋白松质骨是一种良好的载体材料。     

Biphasic calcium phosphate nano-composite scaffolds reinforced with bioglass provide a synthetic alternative to autografts in a canine tibiofibula defect model

Background Bone grafting is commonly used to repair bone defects.As the porosity of the graft scaffold increases,bone formation increases,but the strength decreases.Early attempts to engineer materials were not able to resolve this problem.In recent years,nanomaterials have demonstrated the unique ability to improve the material strength and toughness while stimulating new bone formation.In our previous studies,we synthesized a nano-scale material by reinforcing a porous β-tricalcium phosphate （β-TCP） ceramic scaffold with Na2O-MgO-P2O5-CaO bioglass （β-TCP/BG）.However,the in vivo effects of the β-TCP/BG scaffold on bone repair remain unknown.Methods We investigated the efficacy of β-TCP/BG scaffolds compared to autografts in a canine tibioflbula defect model.The tibioflbula defects were created in the right legs of 12 dogs,which were randomly assigned to either the scaffold group or the autograft group （six dogs per group）.Radiographic evaluation was performed at 0,4,8,and 12 weeks post-surgery.The involved tibias were extracted at 12 weeks and were tested to failure via a three-point bending.After the biomechanical analysis,specimens were subsequently processed for scanning electron microscopy analysis and histological evaluations.Results Radiographic evaluation at 12 weeks post-operation revealed many newly formed osseous calluses and bony unions in both groups.Both the maximum force and break force in the scaffold group （n=6） were comparable to those in the autograft group （n=6,P ＞0.05）,suggesting that the tissue-engineered bone repair achieved similar biomechanical properties to autograft bone repair.At 12 weeks post-operation,obvious new bone and blood vessel formations were observed in the artificial bone of the experimental group.Conclusions The results demonstrated that new bone formation and high bone strength were achieved in the β-TCP/ BG scaffold group,and suggested that the β-TCP/BG scaffold could be used as a synthetic alternative to autografts for the repair of bone defects.     

壳聚糖对自制磷酸钙骨水泥性能的影响

目的:了解壳聚糖对自制磷酸钙骨水泥(CPC)物理性能、超微结构及生物相容性的影响. 方法:分别以50 g/L乳酸壳聚糖和1 mol/L磷酸氢二钠为液相制备CPC试样,通过防水试验、测定初步凝结时间、抗压强度;扫描电镜观察凝固体超微形态;大鼠肌肉植入及骨髓基质干细胞表面种植试验比较两者差异. 结果:复合壳聚糖的CPC在水中更稳定,混合后即刻投入生理盐水3 min内不散开;平均初步凝结时间8.38 min,对照组23.68 min;平均抗压强度6.52 MPa;对照组2.08 MPa. 扫描电镜发现凝固体表面为颗粒状及片状晶体,实验组晶体互相连接,孔隙较对照组少. 植入肌袋1 wk有轻微炎症反应,4 wk后反应减退,12 wk后实验组材料变软,对照组外形基本未变. 肌肉无坏死. 电镜下细胞可在水泥盘上贴附、生长, 实验组可见的细胞数较多. 结论:CPC-壳聚糖复合物在潮湿条件下更稳定,固化时间缩短,抗压强度提高,生物相容性更好.     

Tissue-engineered calcium phosphate cement in rabbit femoral condylar bone defects

Background  Calcium phosphate cement (CPC) is a favorable bone-graft substitute, with excellent biocompatibility and osteoconductivity. However, its reduced osteoinductive ability may limit the utility of CPC. To increase its osteoinductive potential, this study aimed to prepare tissue-engineered CPC and evaluate its use in the repair of bone defects. The fate of transplanted seed cells in vivo was observed at the same time.

Methods  Tissue-engineered CPC was prepared by seeding CPC with encapsulated bone mesenchymal stem cells (BMSCs) expressing recombinant human bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2) and green fluorescent protein (GFP). Tissue-engineered CPC and pure CPC were implanted into rabbit femoral condyle bone defects respectively. Twelve weeks later, radiographs, morphological observations, histomorphometrical evaluations, and in vivo tracing were performed.

Results  The radiographs revealed better absorption and faster new bone formation for tissue-engineered CPC than pure CPC. Morphological and histomorphometrical evaluations indicated that tissue-engineered CPC separated into numerous small blocks, with active absorption and reconstruction noted, whereas the residual CPC area was larger in the group treated with pure CPC. In the tissue-engineered CPC group, in vivo tracing revealed numerous cells expressing both GFP and rhBMP-2 that were distributed in the medullar cavity and on the surface of bony trabeculae.

Conclusion  Tissue-engineered CPC can effectively repair bone defects, with allogenic seeded cells able to grow and differentiate in vivo after transplantation.

     

柱形藻酸钙载体制备及复合兔膝关节软骨细胞的初步观察

目的 构建用于软组织工程研究的新型细胞载体。方法 通过向一定浓度的藻酸钠中加入二价阳离子并置入特殊模具中，经冷脱水等处理。获得圆柱形藻酸钙载体。并复合软骨细胞观察。结果 制备的藻酸钙载体具有网眼状结构。孔隙为60-160um，嵴上并可见10-20um的小洞。复合细胞组可见网眼中有数目不等的软骨细胞。结论柱形藻酸钙载体初步具备作为软骨细胞载体的条件。可用于软骨组织工程的研究。