大鼠骨髓间充质干细胞与多孔双相磷酸钙陶瓷支架体外黏附的实验研究

目的研究大鼠骨髓间充质干细胞(marrowmesenchymalstemcells,MSCs)诱导培养后在多孔双相磷酸钙(biphasiccalciumphosphate,BCP)陶瓷支架材料上的黏附和生长。方法SD大鼠MSCs经矿化诱导培养、扩增,具有成骨细胞表型后,与多孔BCP陶瓷支架及普通多孔羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)陶瓷支架体外复合培养,扫描电镜观察比较MSCs在两种材料支架表面的黏附数量和形态;同时以0.5、1.0、2.0、3.0和4.0×106/ml浓度细胞悬液接种于多孔BCP支架材料,检测适宜的接种浓度及单位体积支架材料可黏附MSCs数量。结果大鼠MSCs经诱导培养14d后,行矿化沉积茜素红染色、型胶原免疫细胞化学染色及碱性磷酸酶细胞化学染色,结果均为阳性。大鼠MSCs黏附于多孔BCP陶瓷上的细胞数(88.00±6.58)明显高于HA陶瓷组(39.00±3.65),两组比较差异有统计学意义(P<0.01)。当接种浓度为2.0×106/ml时,单位体积的陶瓷支架材料最多可黏附MSCs数量为1.28×107个/cm3,为细胞适宜接种浓度。结论大鼠MSCs在体外经矿化诱导培养可表达成骨细胞表型,细胞浓度为2.0×106/ml时与多孔BCP陶瓷支架材料具有良好的黏附能力。     

人工肋骨支架多孔磷酸钙的制备及体内降解研究

目的 对多孔磷酸钙(CPC)体内降解情况进行研究,为其作为组织工程化人工肋骨支架提供实验基础.方法 将CPC材料埋植于兔皮下,并于预定的时间点将材料取出,称重并送扫描电镜检查,以观察其降解情况;其周围组织则进行苏木素-伊红(HE)染色和透射电镜检查,以观察其炎症反应和生物相容性.结果 CPC材料在术后2、4、8、12、24周的生物吸收率分别为(2.500±0.098)%、(7.000±0.167)%、(10.000±0.242)%、(14.000±0.251)%、(30.000±0.177)%,降解速度平稳,能有效维持缺损部位的稳定性;HE染色和透射电镜结果 显示其炎症反应于4周时消失,有良好的生物相容性.结论 CPC的体内降解速度平稳,组织相容性好,是承重部位和非承重部位的良好组织工程支架.     

骨髓间质干细胞复合多孔磷酸钙陶瓷修复兔颅骨缺损的研究

目的探讨以骨髓间质干细胞(MSCs)作为种子细胞、β-磷酸三钙(β-TCP)多孔生物陶瓷作为支架材料构建组织工程化人工骨，修复兔实验性颅骨标准缺损的可行性。方法选择5月龄新西兰大白兔34只，制作颅骨标准缺损后分成3组。A组(n=20)：分离培养兔同胎异体MSCs。体外扩增后接种到预制的β-TCP多孔生物陶瓷材料上，细胞-材料复合体经体外孵育后，无菌条件下植入颅骨缺损；B组(n=10)：采用单纯β-TCP材料修复兔颅骨缺损；C组(n=4)：兔实验性颅骨标准缺损区未做骨修复。术后6周和12周分别处死动物、取材，进行缺损区大体、组织学、组织化学和免疫组织化学分析。结果颅骨缺损处A组术后6周表面肉眼可见骨样组织形成，组织学提示材料部分降解，未降解吸收的材料孔洞内广泛分布着新生骨组织，成骨细胞外基质丰富，I型胶原染色阳性；术后12周，支架材料几乎完全降解，缺损区被新生骨组织所取代。B组术后6周，可见从缺损区边缘有新生骨组织向支架材料内长入，支架材料部分吸收；术后12周，可见从缺损区边缘长入到支架材料内的新生骨组织逐渐增多，但材料的中心部位未发现新生骨形成。C组术后12周，仅见少量骨组织从缺损区边缘向缺损区内长入，缺损中央大部分区域未得到修复。结论体外培养扩增的兔MSCs在不添加外源性生长因子的情况下，与pTCP复合植入后可以在体内诱导、分化为成骨细胞，并能够对标准的颅骨缺损进行有效的修复，可进一步推广应用。     

含孔磷酸钙陶瓷复合自体成骨细胞骨组织工程大鼠模型的构建

目的 构建封闭群动物SD大鼠骨组织工程模型。研究含孔磷酸钙陶瓷为支架复合自体成骨细胞的异位骨形成和极量骨缺损修复能力。方法 成年雄性SD大鼠20只，全麻及无菌条件下取其左侧股骨及胫骨，将骨髓冲入75ml培养瓶中并在诱导培养条件下进行体外扩增分化；培养14d后将已具成骨细胞表型的细胞消化接种于经纤连蛋白表面修饰的含孔磷酸钙陶瓷上继续培养15d，再对应地将细胞-陶瓷复合体种植于大鼠皮下，肌肉内并用于颅骨极量缺损修复，分别于2-20周处死动物，从形态学及组织学角度观察比较异位骨形成及骨缺损修复情况。结果 细胞-陶瓷复合体无论种植于皮下或肌肉内均表现明显的异位骨形成能力；颅骨极量缺损修复也优于同期仅植入经表面修饰但无细胞的陶瓷对照组。结论 应用封闭群动物SD大鼠构建的骨组织工程模型避免了采用免疫缺陷动物及同源近交系动物价格昂贵，近交衰退等缺点，其结果接近于临床，因而更具有说服力。     

乳液冷冻干燥法制备明胶多孔支架及其性能研究

目的 采用乳液冷冻干燥法制备用于组织修复的明胶多孔支架材料,考察主要制备参数对支架材料性能的影响,为进一步制备满足细胞培养和临床应用的支架材料提供依据.方法 采用乳液冷冻干燥法,将明胶溶液与有机醇混合制成乳液,预冻,冷冻干燥得到支架材料,考察其性能.结果 制备过程中,乳液的固含量,预冻温度对支架材料的微观结构、表观密度、含水量和孔隙率有较大影响.结论 采用乳液冷冻干燥法可以成功的制备明胶多孔支架材料,通过控制反应条件和参数可以调整支架孔隙结构和性能,从而得到满足需要的支架材料.     

多孔明胶微球/磷酸钙骨水泥的制备及其性能研究

[目的]制备多孔明胶微球/磷酸钙骨水泥,并于体内体外研究其各种性能.[方法]双相乳化冷凝聚合法制备明胶微球,以不同比例与磷酸钙骨水泥复合(0%,2.5%,5%),制备多孔磷酸钙骨水泥,测定材料孔径率及抗压强度,筛选出最佳比例.消化法培养成骨细胞接种于常规及多孔磷酸钙骨水泥支架上,扫描电镜观察细胞形态;不同材料浸提液(0%,2.5%明胶微球/磷酸钙骨水泥及聚苯乙烯)分别与成骨细胞共培养,以MTT法测定细胞增殖率,试剂盒检测碱性磷酸酶水平.将磷酸钙骨水泥及2.5%明胶微球/磷酸钙骨水泥分别植入山羊椎体内,6个月后收集标本,分别进行X线影像学及组织学观察,评估其降解情况.[结果]不同比例明胶微球/磷酸钙骨水泥的总孔径率、大孔率及抗压强度分别为:38.7%、0%、12.1 MPa(0%);67.5%、40.6%、8.0 MPa(2.5%);72.2%、45.6%、5.0 MPa(5%).成骨细胞在明胶微球/磷酸钙骨水泥上生长良好,细胞增殖及碱性磷酸酶水平均明显高于单纯磷酸钙骨水泥组,与聚苯乙烯组未见明显差异.多孔明胶微球/磷酸钙骨水泥6个月后在体内大部分已降解,而磷酸钙骨水泥未见明显降解.[结论]复合明胶微球可显著提高磷酸钙骨水泥的孔径率促进其降解,增加其生物活性,这种多孔磷酸钙骨水泥可作为非负重部位的骨替代物.     

多孔磷酸钙人工椎板应用的实验研究

目的：观察多孔磷酸钙人工椎板（ＰＣＰＡＬ）对全椎板切除后硬膜外纤维化的预防作用。方法：手术切除２０只家兔的Ｌ４、Ｌ６椎板。其中一个节段植入多孔磷酸钙人工椎板，另一个节段作空白对照。术后２、４、８、１８和２３周处死家兔作病理观察、ＣＴ扫描和三维结构重建、计算机图像分析。结果：ＰＣＰＡＬ具有良好的生物相容性，较好的生物降解能力和引导骨组织生长的能力。实验节段的硬膜外疤痕量和硬膜粘连均明显少于空白节段。结论：ＰＣＰＡＬ对全椎板切除后硬膜外纤维化及纤维疤痕组织对脊髓的压迫有预防作用。     

聚磷酸钙纤维作为肌腱组织工程支架材料的体外实验研究

目的　探讨编织的辫状聚磷酸钙纤维 (CPPF)支架 ,在体外物理性能及与肌腱细胞的吸附情况。　方法　 CPPF直径 1 5μm,编织成横截面积为 3mm× 2 mm的辫状支架 ;体外测试其拉伸强度、孔隙率及吸水率。将体外培养 SD大鼠原代趾屈肌腱细胞 ,以 5× 1 0 6/ ml浓度与 CPPF辫状支架或 型胶原涂层的 CPPF辫状支架进行体外混合培养 ,组织学观察材料与细胞的吸附情况。　结果　编织的 CPPF辫的平均拉伸强度为 (1 2 2 .80± 1 7.34) N;平均吸水率为61 .56%± 1 4 .57% ;平均孔隙率为 50 .2 9%± 8.1 6%。肌腱细胞与 CPPF支架纤维的吸附较差 ,与 型胶原涂层后的CPPF支架纤维吸附良好。　结论　CPPF有可能成为一种较理想的构建肌腱组织工程复合型支架的新型材料     

新型抗结核多孔磷酸钙骨水泥缓释载体的制备与性能研究

[目的]制备一种新型抗结核多孔磷酸钙骨水泥缓释载体,研究其体内外性能。[方法]复乳溶剂挥发法制备利福平-聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物微球(利福平-PLGA微球),测定载药量,包封率并行体外缓释实验。将微球以10%、20%、30%(W/W)的比例分别与磷酸钙骨水泥(CPCs)复合,制备载有利福平-PLGA微球的多孔磷酸钙骨水泥,测定材料的孔隙率及抗压强度,筛选出合适比例。将材料的浸提液与Wistar大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSCs)共培养,以MTT法测定增殖率,成骨能力以试剂盒检测碱性磷酸酶的水平。将利福平-PLGA微球-CPCs(实验组)及利福平-CPCs(对照组)分别制成相同直径的圆柱状试件,分别植入新西兰大白兔的双侧股骨髁中,于术后2、4、8、12周取植入区旁的髁旁肌,高效液相色谱法测定局部组织药物浓度。术后12周取各组骨标本行组织切片观察,评价材料降解情况及骨组织生长情况。[结果]10%、20%、30%利福平-PLGA微球-磷酸钙骨水泥试件的总孔隙率,大孔率和抗压强度分别为(54.76±1.31)%、(13.67±1.62)%、(11.89±0.96)MPa;(63.76±1.35)%、(23.87±1.67)%、(4.8±0.68)MPa;(72.97±1.10)%、(37.87±2.08)%、(1.03±0.65)MPa。rBM-SCs在利福平/PLGA微球/磷酸钙骨水泥复合材料上生长较好,细胞增殖及碱性磷酸酶水平与空白对照组有明显差异(P0.05),依据生物材料细胞毒性实验琼脂覆盖法测定材料细胞毒性为0-Ⅰ级。利福平缓释效果优于利福平-CPCs组(P0.05),且利福平-PLGA微球-CPCs能在较长时间内保持在利福平的最低抑菌浓度(MIC)10倍以上。利福平-PLGA微球-CPCs试件植入体内12周时,材料降解明显快于利福平-CPCs试件组,实验组材料植入区的骨长入率为(84.56±1.47)%,明显高于对照组的(10.56±1.34)%(P0.05)。[结论]利福平-PLGA微球可显著提高磷酸钙骨水泥的孔隙率促进其降解,微球降解形成互相连通的大孔隙(50μm)显著提高了骨细胞的长入率,从而加速CPCs降解;同时利福平药物能较长时间缓释,在结核病灶局部能长时间维持有效的抗结核药物浓度,有望达到有效降低骨结核术后复发率的目的,可用于结核性骨缺损的修复与骨重建。     

大孔径速降解磷酸钙骨水泥的制备

[目的]研究造孔剂蔗糖对磷酸钙骨水泥性能的影响。[方法]根据蔗糖的比例（蔗糖/（蔗糖＋CPC粉末）0%、10%、20%、30%、40%共分5组,从力学强度、水化反应、物相晶体组成及微观结构、体内降解,分析其性能。[结果]随造孔剂蔗糖比例的增加,材料的力学性能下降,大孔率和总孔率增加,各组间有显著差异（P〈0.01）。30%CPC总孔率、大孔率为62.9%、22.8%,而40%组各为70.3%和39.7%,但其抗压强度从5.4 MPa降至2.6 MPa。XRD提示造孔剂可促进样品羟基磷灰石的转化率。体内降解试验表明：在1个月、3个月,30%CPC的降解率与0%CPC存在明显差异（P〈0.01）。提示大孔CPC可加快其降解和吸收。[结论]30%CPC具有适当的大孔率、总孔率和力学强度,能加快材料的降解,因此,30%CPC可用于非负重部位骨缺损的修复。     

Effects of Pore Size on the Osteoconductivity and Mechanical Properties of Calcium Phosphate Cement in a Rabbit Model

Calcium phosphate cement (CPC) porous scaffold is widely used as a suitable bone substitute to repair bone defect, but the optimal pore size is unclear yet. The current study aimed to evaluate the effect of different pore sizes on the processing of bone formation in repairing segmental bone defect of rabbits using CPC porous scaffolds. Three kinds of CPC porous scaffolds with 5 mm diameters and 12 mm length were prepared with the same porosity but different pore sizes (Group A: 200–300 µm, Group B: 300–450 µm, Group C: 450–600 µm, respectively). Twelve millimeter segmental bone defects were created in the middle of the radius bone and filled with different kinds of CPC cylindrical scaffolds. After 4, 12, and 24 weeks, alkaline phosphatase (ALP), histological assessment, and mechanical properties evaluation were performed in all three groups. After 4 weeks, ALP activity increased in all groups but was highest in Group A with smallest pore size. The new bone formation within the scaffolds was not obvious in all groups. After 12 weeks, the new bone formation within the scaffolds was obvious in each group and highest in Group A. At 24 weeks, no significant difference in new bone formation was observed among different groups. Besides the osteoconductive effect, Group A with smallest pore size also had the best mechanical properties in vivo at 12 weeks. We demonstrate that pore size has a significant effect on the osteoconductivity and mechanical properties of calcium phosphate cement porous scaffold in vivo. Small pore size favors the bone formation in the early stage and may be more suitable for repairing segmental bone defect in vivo.     

Osteogenic Induction of Adipose-derived Stromal Cells: Not a Requirement for Bone Formation In Vivo

Osteogenic induction was regarded as an indispensable step for adipose-derived stromal cells (ADSCs) to have osteogenic ability. Non-induced ADSCs can also produce bone in vivo and heal skeletal defects. The present study aimed to compare the bone-forming ability of osteogenically induced ADSCs and non-induced ADSCs in vivo. Tissue-engineered constructs were prepared from osteogenically induced or non-induced ADSCs and porous hydroxyapatite/beta-tricalcium phosphate scaffolds. A scaffold without cells and an empty defect group were used as control. All were implanted in rat critical calvarial defects. After implantation for 6 and 12 weeks, bone formation was analyzed using histomorphometry and microcomputed tomography; there were no significant differences in the formation of new bone between osteogenically induced ADSCs and non-induced ADSCs ( P  > 0.05). In conclusion, osteogenic induction of ADSCs is not an indispensable step for bone formation in vivo. Non-induced ADSCs can also be used as seeding cells to construct bone tissue.     

Self-hardening calcium phosphate composite scaffold for bone tissue engineering.

Calcium phosphate cement (CPC) sets in situ to form solid hydroxyapatite, can conform to complex cavity shapes without machining, has excellent osteoconductivity, and is able to be resorbed and replaced by new bone. Therefore, CPC is promising for craniofacial and orthopaedic repairs. However, its low strength and lack of macroporosity limit its use. This study investigated CPC reinforcement with absorbable fibers, the effects of fiber volume fraction on mechanical properties and macroporosity, and the cytotoxicity of CPC-fiber composite. The rationale was that large-diameter absorbable fibers would initially strengthen the CPC graft, then dissolve to form long cylindrical macropores for colonization by osteoblasts. Flexural strength, work-of-fracture (toughness), and elastic modulus were measured vs. fiber volume fraction from 0% (CPC Control without fibers) to 60%. Cell culture was performed with osteoblast-like cells, and cell viability was quantified using an enzymatic assay. Flexural strength (mean+/-SD; n=6) of CPC with 60% fibers was 13.5+/-4.4 MPa, three times higher than 3.9+/-0.5 MPa of CPC Control. Work-of-fracture was increased by 182 times. Long cylindrical macropores 293+/-46 microm in diameter were created in CPC after fiber dissolution, and the CPC-fiber scaffold reached a macroporosity of 55% and a total porosity of 81%. The new CPC-fiber formulation supported cell adhesion, proliferation and viability. The method of using large-diameter absorbable fibers in bone graft for mechanical properties and formation of long cylindrical macropores for bone ingrowth may be applicable to other tissue engineering materials.     

磷酸钙骨水泥替代骨的制备及其细胞生物相容陛实验研究

目的：为了修复骨缺损，研制适宜的骨移植人工替代材料。方法：制备出磷酸钙骨水泥（CPC），检测其成分，并与骨髓基质干细胞共同培养，研究其细胞生物相容性及对骨髓基质干细胞成骨能力的影响。结果：所制备磷酸钙骨水泥主要成分为低结晶度的羟基磷灰石（HA），对骨髓基质干细胞的生存、增殖能力及对其成骨特性的保存无影响。结论：所制备磷酸钙骨水泥细胞生物相容性良好，是适宜的骨缺损修复材料。     

磷酸钙骨水泥强化椎弓根螺钉对骨质疏松性椎体骨折的临床意义

目的 :评价磷酸钙骨水泥 (calciumphosphatecement ,CPC)强化和修复椎弓根螺钉的生物力学效果。方法 :6具新鲜老人骨质疏松的脊柱标本 ,从T11～L4 共 36个椎体 ,随机选取其中 32个 ,分为 4组 ,每组 8个。A组 :随机选择一侧椎弓根放置直径为 6 .5mm的椎弓根螺钉 ,另一侧以直径为 3.5mm的钻头导孔。向两侧椎弓根孔道注入配制好的磷酸钙骨水泥 (CPC) 3～ 5ml ,体温下 ( 37℃ )放置 2 4h后 ,再行前述拔出实验。B组 :应用PMMA进行修复和强化 ,作为对照 ,操作方法同A组。C组 :植入椎弓根螺钉 ,添加或不添加CPC ,进行周期抗屈实验。D组 :相同方法 ,应用PMMA作为对照。结果 :CPC骨水泥强化组和修复组拔出力明显高于对照组 ,差异有显著性意义 (P <0 .0 5)。结论 :在植入椎弓根螺钉时添加具有生物活性的磷酸钙 (CPC)骨水泥可显著提高其初始稳定性     

骨组织工程快速成型支架改性的相关研究

目的探讨胶原杂化及磷灰石表面沉积改性后的聚乳酸一羟基乙酸共聚物／β-磷酸三钙（PLGA／β—TCP）作为快速成型支架应用于骨组织工程的可行性。方法使用骨髓基质干细胞对胶原杂化及磷灰石表面沉积改性后的PLGA／β-TCP的生物相容性进行评估，通过扫描电镜观察改性后材料的表面特性及细胞与材料复合的形态学特征；细胞与材料复合后的繁殖与分化能力分别使用细胞计数及碱性磷酸酶定量方法进行评估。结果通过对亲水性、细胞增殖能力及碱性磷酸酶测定证实改性后的PLGA／β-TCP快速成型支架较单纯材料其亲水性及生物相容性有明显提高（P〈0．05）。结论胶原杂化及磷灰石表面沉积改性后的PLGA／β—TCP快速成型支架可作为三维支架应用于骨组织工程。     

组织工程化人工神经构建的方法研究

目的：探索用组织工程方法构建人工神经的可行性。方法：用鼠尾胶和层粘蛋白共同修饰的polyglytin 910纤维以及生物膜作为支架与成年兔雪旺细胞培养2周。观察细胞生长迁移情况。结果：雪旺细胞能在共聚物纤维上迁移包裹，均匀分布于支架之间及吸附在支架表面。雪旺细胞在生物膜上能吸附生长。结论：成年雪旺细胞可以在修饰后的polylytin910纤维和生物膜上得到扩增，二者共同形态的三维立体结构具有人工神经的基本特性。     

磷酸钙骨水泥注射椎体成形术的生物力学研究

目的探讨磷酸钙骨水泥注射椎体成形术后对椎体的力学影响.方法建立前屈方向加载单椎体骨折模型,对新鲜尸体胸腰椎椎体标本行磷酸钙骨水泥(CPC)成形强化,骨折前、成形后分别行屈曲压缩力学实验.结果椎体内注射CPC能明显恢复骨折椎体的力学性质.但其恢复的程度与注入量有关,其强度最高可恢复到原来正常情况下的2倍,而刚度可超过原来的14.70%左右.椎体的强度和刚度分别增加52.38%(P＜0.05)和14.70%(P＜0.05).结论椎体内注射CPC能明显恢复骨折椎体的力学性质.     

金属与羟基磷灰石微孔表面股骨植入体与骨结合强度的比较研究

目的比较金属与羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)微孔表面股骨植入体与骨的结合强度.方法用等离子喷涂技术,分别喷涂HA微粒和钴铬钼合金微粒于不锈钢三棱针表面,配对植入15只成年家兔的股骨,饲养2个月作拔出试验,并比较手术当日与2个月后的X线改变.结果HA与钴铬钼合金涂层三棱针平均剪切强度分别为(0.98±0.12)MPa和(0.65±0.15)MPa,二者有显著性差异(P＜0.05).X线片HA涂层三棱针周围有较多的成骨反应,透明区较金属涂层三棱针要少而窄.结论植入兔的股骨短时间内,HA微孔表面植入体较金属微孔表面植入体更为稳定.