骨组织工程中支架材料的研究进展

因创伤、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,但治疗困难。近代组织工程学的发展为骨缺损的修复开辟了新的途径。骨组织工程学作为此学科的一个重要组成部分,已经被认为是目前最有前途和可行性的一个领域,在基础研究和临床应用等方面均取得了很大进展。骨组织工程学研究主要有三个方面：种子细胞、支架材料、生长因子。支架材料连接细胞与组织的框架、信号分子的载体、骨组织繁殖分化和代谢的场所。骨组织工程支架材料对骨缺损的修复有重要影响。理想的支架材料应具备的特性包括［1］：①良好的生物相容性。材料本身及其降解产物应无不良反应,不引起炎症反应,且要有利于细胞的黏附、增殖、生长和分化。②良好的生物降解性。当支架材料的支架作用完成后,其应该能被人体降解并被人体吸收。支架的降解速度应与组织细胞的生长速度保持动态平衡。③具有三维立体多孔结构。一般要求支架材料具有一定的孔隙率,孔隙率应达90％以上,以利于营养和氧气的吸收和代谢产物的排出,以及神经和血管的生长。④良好的材料‐细胞界面。材料要为细胞的黏附和增殖提供良好的界面,以促进细胞的生长,特别是能激活细胞特异基因,保证正常细胞表型的表达。⑤可塑性和一定的机械强度。支架材料应能预先加工成与缺损区相匹配的形态结构,并能够为新生组织提供良好的机械支撑。⑥支架材料易于消毒、保存,且消毒后支架材料的内部结构完整无破坏。在骨组织工程学研究中,寻找理想的支架材料是一大热点。     

不同类型骨组织工程支架材料的比较研究

目的：探讨本实验室所用的3类材料作为骨组织工程支架材料的可行性，寻找骨组织工程的最佳支架材料。方法：采用生物力学检测仪观察材料的强度；利用扫描电镜观察材料的立体结构；取4周龄兔骨髓，体外分离培养骨髓基质细胞，并加入诱导液，使细胞向成骨细胞分化，将细胞与支架材料共培养1，3，5，7d，通过倒置显微镜及扫描电镜观察细胞在材料表面粘附、伸展及生长情况；将细胞与支架材料复合，并植入裸鼠背部皮下，植入4，8周后取材，行组织学检查，观察新骨形成情况。结果：3类材料均具有细胞复合成骨能力，其中珊瑚、珊瑚转化多孔羟基磷灰石（CHA）具有较为良好的物理性状、多孔性、细胞粘附性，及细胞复合成骨能力，作为支架材料更为优越。结论：珊瑚和珊瑚转化多孔羟基磷灰石（CHA）是骨组织工程比较理想的支架材料，与细胞复合为骨的再造及骨缺损修复开辟了新途径。     

骨组织工程中细胞种植基质材料的发展

目前研究和实验中的骨组织工程支架材料种类繁多,来源不同,性能各异,但尚无一种材料能够满足支架材料的全部要求,应充分考虑到各种材料的优缺点,发挥各自优势,取长补短,形成复合材料,并含有最佳组合的生长因子释放系统,发挥最佳成骨能力。     

骨组织工程支架材料及其血管化的研究进程

背景：随着骨组织工程学技术的不断发展,利用组织工程骨修复大面积骨缺损成为当今研究的热点。 目的：介绍骨组织工程中的种子细胞、细胞因子、支架材料的特性及材料血管化情况。 方法：以“骨组织工程,支架材料,血管化”为中文关键词,以“bone tissue engineering,scafold, vascularization”为英文关键词,采用计算机检索2000年1月至2012年1月CNKI数据库和PubMed数据库相关文章,选择与骨组织工程学概述、支架材料和血管化方面相关的文章进行分析。 结果与结论：种子细胞的选择、细胞因子的应用、支架材料的性能及血管化程度均对组织工程骨成功修复骨损伤产生着重要影响。适宜的种子细胞是骨组织工程的研究基础,细胞因子是骨组织工程研究的催化剂,具有良好三维结构的支架材料对于促进细胞的生长增殖、组织长入、成骨方式和血管化等方面均有积极的促进作用。但每种支架材料都有其不足之处,所以可以通过将多种材料进行复合达到综合效应来满足临床需求。另外也要积极寻求新的材料制备工艺和对已有方法进行改进,以制造出更加优良的支架材料。但血管化仍然是骨组织工程要面对的重大考验。目前所应用的促进组织工程骨血管化的方法均存在一定缺陷,如利用生长因子促进血管化时,易造成代谢异常患者病情恶化等情况发生;利用显微外科技术促进组织工程骨血管化,易导致其他部位形成创伤和畸形,不利于患者的身体康复等。     

三嵌段高分子骨组织工程支架材料的体内生物学性能评价

目的：对三嵌段高分子骨组织工程支架材料-聚（丙交酯-乙交酯）[天冬氨酸-聚乙二醇1的生物相容性进行评价，探讨用于骨组织工程的可行性。 方法：实验于2003-08／12在华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科实验室完成。①过敏试验：20只豚鼠随机分为试验组、对照组，每只豚鼠脊柱两侧皮内注射等体积聚（丙交酯-乙交酯）[天冬氨酸-聚乙二醇]浸提液、生理盐水及体积分数为0．05的甲醛溶液，记录激发部位红斑水肿。②急性全身毒性试验：12只小白鼠随机分为试验组和对照组，该两组腹腔分别注射浸提液及生理盐水，4，24，48及72h观察动物的一般状态。③植入试验：聚（丙交酯-乙交酯）[天冬氨酸-聚乙二醇]植入6只新西兰大白兔肌肉内，1，4及8周切取材料周围0．5cm处肌肉组织，苏木精-伊红染色，光镜下观察。 结果：①过敏试验结果：皮内注射浸提液及生理盐水动物皮肤无红斑水肿，注射体积分数为0．05的甲醛溶液出现中度以上红斑水肿。②急性全身毒性试验结果：阴性对照组未见毒性症状，试验组4h后仅1只有轻微的运动减少，24h后恢复正常。③植入试验结果：所有试验动物伤口均一期愈合。 结论：聚（丙交酯-乙交酯）[天冬氨酸-聚乙二醇]具有良好生物相容性，是一种新的骨组织工程支架材料。     

骨组织工程支架材料的研究进展

寻找理想的支架材料是目前骨组织工程研究的热点之一.文章阐述了用于骨组织工程的天然支架材料,人工合成支架材料及其复合材料的研究现状.分析了这些材料的优缺点,并展望了骨组织工程支架材料的发展趋势.     

三嵌段高分子骨组织工程支架材料的体内生物学性能评价

目的:对三嵌段高分子骨组织工程支架材料--聚(丙交酯-乙交酯)犤天冬氨酸-聚乙二醇犦的生物相容性进行评价,探讨用于骨组织工程的可行性。方法:实验于2003-08/12在华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科实验室完成。①过敏试验:20只豚鼠随机分为试验组、对照组,每只豚鼠脊柱两侧皮内注射等体积聚(丙交酯-乙交酯)犤天冬氨酸-聚乙二醇犦浸提液、生理盐水及体积分数为0.05的甲醛溶液,记录激发部位红斑水肿。②急性全身毒性试验:12只小白鼠随机分为试验组和对照组,该两组腹腔分别注射浸提液及生理盐水,4,24,48及72h观察动物的一般状态。③植入试验:聚(丙交酯-乙交酯)犤天冬氨酸-聚乙二醇犦植入6只新西兰大白兔肌肉内,1,4及8周切取材料周围0.5cm处肌肉组织,苏木精-伊红染色,光镜下观察。结果:①过敏试验结果:皮内注射浸提液及生理盐水动物皮肤无红斑水肿,注射体积分数为0.05的甲醛溶液出现中度以上红斑水肿。②急性全身毒性试验结果:阴性对照组未见毒性症状,试验组4h后仅1只有轻微的运动减少,24h后恢复正常。③植入试验结果:所有试验动物伤口均一期愈合。结论:聚(丙交酯-乙交酯)犤天冬氨酸-聚乙二醇犦具有良好生物相容性,是一种新的骨组织工程支架材料。     

骨组织工程支架材料研究新进展

组织工程是一门快速发展的学科,这门学科是在寻找修复、置换或再生的特殊组织或器官,通过把基础的物理化学和生物学的知识转变成实际有效的材料、设备和临床决策.本文就最新的生物材料对骨组织工程的研究现状进行综述,并对骨组织工程研究现存的问题进行分析,提出骨组织工程进一步发展的若干策略.     

骨组织工程支架材料的研究现状与应用差距

骨组织工程在解决临床骨缺损这一棘手问题中具有许多优势,近年来引起许多研究人员衍生骨是骨缺损治疗的新突破点,文章针对骨组织工程的3个基本要素:支架材料、种子细胞和成骨因子作一总结.指出模拟天然骨形成机制,制备出仿牛径向梯度分布、生物活性、无机物增强相与可降解材料复合且多孔的细胞支架材料,将是未来骨组织工程用支架材料的发展趋势.     

骨组织工程支架材料修复骨缺损的特性

目的:介绍各种骨组织工程支架的特性及在修复骨缺损中的作用.方法:以"骨组织工程,支架材料,骨缺损"为中文关键词;以:"bone tissue engineering,scafold,bone defect"为英文关键词,采用计算机检索2000-01/2010-06相关文章.纳入骨组织工程支架修复骨缺损相关的文章.选择28篇文献重点介绍各种骨组织工程支架的特性及在修复骨缺损中的特点.并应用硫酸钙人工骨进行验证.结果:用于骨组织工程的支架材料众多,目前,骨组织工程支架材料主要分为3类:生物衍生材料、无机材料和高分子材料,每种材料在修复骨缺损中都有各自的优缺点.随着研究的不断深入,复合支架材料成为目前的研究热点之一.一些具有生物活性的无机材料,如生物玻璃、羟基磷灰石已经被用来加入到胶原、壳聚糖的基体中来制备新型的骨组织工程复合支架材料.至今还未研制出一种理想的适于骨组织工程的支架材料.临床验证显示硫酸钙人工骨修复大块骨缺损效果较好.结论:相信随着各学科的发展,骨组织工程用支架材料的性能会越来越完善,从而促进骨组织工程的发展,最终应用于临床.     

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。     

骨组织工程支架材料的研究现状与应用前景

背景：目前组织工程骨修复骨缺损在临床应用中较为关键的问题是建立血管网,为新骨的形成提供氧气及营养物质,并为机体提供代谢途径。 目的：综述近年组织工程骨支架材料的特点,并着重介绍复合支架材料的研究现状。 方法：以“骨组织工程,血管化,支架材料,复合支架材料”为中文检索词,以“bone tissue engineedng,vascularization,scaffold,compositescaffold”英文检索词,应用计算机在中国期刊全文数据库和PubMed数据库检索2001年1月至2014年1月的相关文章,将所有文章进行初步筛选后,对保留的文章进一步详细分析、归纳并总结。 结果与结论：按照组织工程骨支架材料的来源不同,可将其分为人工合成材料、天然衍生材料和复合支架材料,单一支架材料难以作为最理想的材料修复骨缺损,复合支架材料能在不同程度上弥补单一支架材料的缺陷,因此近年来组织工程支架材料的发展由单一材料发展为复合材料,并呈现人工合成材料与天然材料有机结合的趋势。但复合支架材料在临床应用中仍然有许多尚待解决的问题,主要有控制复合材料比例,使材料降解速率与组织细胞的生长速率相适应,保持复合材料的多孔隙和高机械强度。     

细菌纤维素在组织工程中的应用

背景：细菌纤维素是纳米级纤维,具有许多独特的理化和机械性能及良好的生物相容性和可降解性等特性,目前已成为国际上新型组织工程材料的研究热点。 目的：分析细菌纤维素在组织工程中的应用。 方法：检索2004至2013年PubMed数据库和中国知网数据库中相关文献,英文检索词为＂bacterial cellulose; tissue engineering＂,中文检索词为＂细菌纤维素;组织工程＂。选取有关细菌纤维素在组织工程中应用方面密切相关文献48篇进行分析。 结果与结论：细菌纤维素具有高结晶度、高持水性、高机械强度、可降解性、良好的生物相容性和超细三维纳米网状纤维结构等独特特性,能作为生物活性分子的载体,维持生物活性分子的活性。同时,细菌纤维素通过改性修饰能提高其机械和生物特性,促进损伤组织的修复重建。目前已开始将细菌纤维素应用于组织器官重建中。细菌纤维素能作为生物活性分子的载体,但存在难以降解和功能单一等缺点,通过对细菌纤维素的改性修饰可以改善它的功能和促进降解。     

构建人工椎间盘组织工程支架

背景：组织工程技术的发展为已退变椎间盘功能的恢复提供了可能。 目的：综述椎间盘组织工程中支架的研究进展。 方法：由第一作者检索PubMed 数据库中1990-01-01/2012-12-31有关椎间盘组织工程中支架的文献,以“tissue engineering, intervertebral disc, scaffold”为检索词。 结果与结论：支架材料是组织工程研究中的一项重要组成部分。椎间盘纤维环支架材料有3大类,包括天然生物材料、人工合成材料及复合材料。椎间盘纤维环支架材料种类繁多,各有优缺点,尚无公认的最合适的支架材料,支架材料选择仍需进一步的实验研究。纳米级生物材料是研究发展的一个必然趋势,另外,利用仿生学原理,在模拟人椎间盘组织的过程中对支架材料进行改进同样是一个发展趋势;此外,可注射型支架同样是另一个研究热点,可注射型支架材料的选择范围主要集中在壳聚糖、Ⅱ型胶原、透明质酸、纤维蛋白、弹性蛋白、藻酸盐身上,目前将壳聚糖作为支架的研究相对较多。     

新鲜骨髓吸出物直接种植于支架构建组织工程韧带

背景：有关于应用新鲜骨髓吸出物直接局部注射修复韧带部分损伤的报道,少有提及应用新鲜骨髓吸出物直接种植于支架构建组织工程韧带的研究报道。目的：评价将新鲜骨髓吸出物直接种植于支架构建组织工程韧带的可行性。方法：构建丝素纤维/小肠黏膜下层复合支架后,骨髓种植组将骨髓吸出物直接种植于复合支架上;细胞种植组将骨髓间充质干细胞种植于复合支架上;以未接种任何物质的复合支架作为空白对照,检测各组细胞黏附密度、细胞增殖活性及细胞外基质分泌情况。将骨髓种植组复合物植入兔前交叉韧带横断处,12周后取材评价骨髓种植组材料体内生物相容性。结果与结论：骨髓种植组孵育4 h后的细胞黏附密度、不同时间点细胞增殖率显著高于细胞种植组（P＜0.05）。骨髓种植组及细胞种植组Ⅰ型、Ⅲ型胶原分泌量均显著高于空白对照组（P＜0.05）,但骨髓种植组及细胞种植组两组间Ⅰ型、Ⅲ型胶原分泌量差异无显著性意义。骨髓种植组材料植入兔体内未引起致死性免疫排斥反应及严重炎症反应,未见明显韧带再生及血管化。说明新鲜骨髓吸出物直接种植于支架可构建组织工程韧带,并且体内短期生物相容性良好。     

骨组织工程人工合成支架材料的研究现状

骨组织工程支架材料的研究是骨组织工程研究的关键问题之一。骨组织工程支架材料从来源上说可分为天然生物材料和人工合成的生物材料两大类，每类材料又可分为有机材料和无机材料。每种支架材料各有其优缺点，虽然现有的支架材料仅能达到理想支架材料要求的一部分，但通过优缺点的分析为组合最优化的支架提供必要的素材。对用于组织工程支架材料的陶瓷材料、聚合物类材料、天然生物衍生材料及其复合材料等研究现状进行综述。     

骨组织工程支架材料的种类及发展趋势

组织工程支架材料不仅在细胞黏附、增殖和新骨组织形成中为细胞提供结构支撑,而且还起到模板作用,引导组织再生和控制组织结构.寻找一种既有良好生物相容性和生物降解性又具有特定形状的支架材料是骨组织工程的一个重要方面.文章对用于骨组织工程支架材料的天然高分子材料、人工合成聚合物及无机材料及复合材料等的研究现状进行探讨,并分析这些材料的优缺点及骨组织工程支架材料的发展趋势.