新型脱细胞骨基质-壳聚糖复合支架的生物相容性研究

[目的]评价新型脱细胞骨基质-壳聚糖(ABECM/CS)骨组织工程复合多孔支架的生物相容性和安全性,为临床应用提供实验依据.[方法]采用联合脱细胞方法对猪股骨进行处理后制备脱细胞骨基质/壳聚糖骨组织工程复合支架.分离、培养兔骨髓间充质干细胞传代后进行实验.采用MTT法观察材料浸提液于1、3、5、7d时进行细胞毒性实验观察细胞的活性;将材料浸提液与稀释血混合离心后观察红细胞溶血情况,检测OD值计算相对溶血率;将材料浸提液经静脉注入兔体内进行热原实验,在规定时间内观察兔体温变化.[结果]细胞毒性实验显示,培养1、3、5、7d后各时间段内三组OD值两两比较(P＞0.05)无显著差异,表明材料无毒性.在溶血实验中观察实验材料的溶血率为3.0％,在标准值溶血率5％范围内,提示无溶血现象发生.热原实验结果显示每只兔体温升高均低于0.6℃,且3只兔体温升高总度数低于1.4℃,符合热原检测规定,复合材料无致热作用.[结论]经联合脱细胞处理制备的ABECM/CS复合支架无细胞毒性、无溶血反应、无热原性,具有良好的生物相容性和安全性,可作为构建组织工程骨的支架载体材料.     

二氧化锆梯度复合羟基磷灰石的生物相容性研究

目的评价自制的新型骨科生物复合材料--二氧化锆(Zirconia,ZrO2)梯度复合羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)的生物相容性和安全性.方法用化学沉淀法制备ZrO2超细粉和HA粉体后,采用干铺-烧结法制备ZrO2梯度复合HA的新型生物复合材料,分别行以下实验①小鼠急性毒性实验分2组(n=10),分别按50 g/kg注射材料浸提液和生理盐水,观察小鼠毒性表现、死亡数和体重变化.②建立L929细胞生长代谢标准曲线.③细胞毒性实验分3组材料组(材料浸提液)、阳性对照组(0.64%苯酚的培养液)和阴性对照组(RPMI-1640培养液),分别与细胞悬液培养,行细胞形态学观察和相对增殖率(relative proliferation rate,RGR)计算及毒性分级.④体外溶血实验分3组,分别取10 ml材料浸提液、灭菌蒸馏水(阳性对照组)和0.9%生理盐水(阴性对照组),各加入抗凝稀释新鲜兔血0.2 ml,测定溶血率.⑤骨和肌肉内植入实验分4组(n=3),分别于双侧臀部肌肉和股骨外髁处植入生物复合材料,于术后3、6、12和24周处死动物,分别作组织切片和电镜扫描.结果①全身急性毒性实验3周内小鼠无死亡;3 d内各组动物未见中毒症状或不良反应;材料组体重增长3.57±0.49 g,对照组为3.62±0.61 g,差异无统计学意义(P＞0.05).②L929细胞生长代谢标准曲线表明,L929细胞接种量与细胞的增殖代谢率在接种细胞数为1～8×103个/孔范围内呈正直线相关.③细胞毒性实验阳性对照组细胞体变小成圆形,核固缩,贴壁细胞聚集成团,毒性级为Ⅳ级;材料组和阴性对照组细胞形态正常,数量增多,毒性级分别为Ⅰ级和0级;MTT比色法检测,阳性对照组明显低于材料组和阴性对照组,差异有统计学意义(P＜0.01);阴性对照组与材料组间差异无统计学意义(P＞0.05).④溶血实验阴性对照组的体外溶血率为0,阳性对照组体外溶血率为100%,而材料组的体外溶血率为1.66%,符合ISO规定的溶血率＜5%的标准.⑤兔肌肉和骨内植入实验植入体内后,无明显异物反应;材料与受体骨发生牢固的生物键合,具有良好的骨诱导作用.结论ZrO2梯度复合HA生物复合材料具有良好的生物相容性,适合作为生物骨科材料.     

明胶-白芨胶/丹参多孔材料的生物相容性

目的 观察明胶-白芨胶/丹参多孔材料的生物相容性.方法 小鼠腹腔注射材料浸提液,观察其急性毒性反应;家兔耳缘静脉注射浸提液,观察其发热反应;分光光度法分析0.02 s/ml浓度浸提液溶血率;噻唑蓝(MTr)比色法观察3种浓度(0.10、0.02、0.01 g/m1)浸提液对L929细胞生长的影响;材料植入SD大鼠皮下,分别于第1…2 4 8周取出,评价材料组织相容性.结果 浸提液腹腔注射未引起小鼠急性毒性反应;注入家兔耳缘静脉内未引起发热反应;浸提液溶血率为2.59%,符合规定;3种浓度浸提液在l d时RGR分别为102.8、101.2、100.5,3 d时RGR分别为104.5、100.6、103.4,7 d时RGR分别为109.7、104.6、106.7;材料在体内约8周完全降解,未见异常反应.结论 明胶.白芨胶/丹参多孔材料无毒性,无热源性,无溶血性及细胞毒性,具有良好的生物相容性.     

新型支架材料磷酸钙骨水泥-聚乳酸聚羟基乙酸二聚体复合物生物相容性的研究

目的 评价新型支架材料磷酸钙骨水泥-聚乳酸聚羟基乙酸二聚体（CPC-PLGA）复合物的生物相容性。方法 噻唑蓝（MTT）比色法分析3种浓度材料浸提液（100％、50％、10％）对L929细胞生长的影响；分光光度法分析3种浓度材料浸提液的溶血性；复合物植入SD大鼠臀肌2周和4周后取出评价组织相容性；种植BMSC1周扫描电镜观察生长状况。结果 24h3种浓度材料浸提液RGR分别为76％、76％、85％，48h分别为75％、84％、96％，72h分别为76％、77％、84％，细胞毒性评级均为1级；3种浓度浸提液对健康人血的溶血率分别为3．45％、2．59％、0．86％；肌肉内植入2周复合物组炎性反应为Ⅰ级4例、Ⅱ级5例、Ⅲ级1例，纤维囊腔形成10例均为Ⅳ级；4周复合物组炎性反应为Ⅰ级5例、Ⅱ级5例，纤维囊腔形成Ⅲ级3例、Ⅳ级7例；种植1周BMSC形态正常、生长状态良好。结论 CPC-PLGA复合物无细胞毒性，无溶血作用，植入后无炎症反应，种植细胞生长良好，具有良好的生物相容性。     

小口径聚乳酸-己内酯/纤维蛋白原管形支架的构建及生物相容性评价

目的探索静电纺丝技术制备小口径聚乳酸-己内酯[P(LLA-CL)]/纤维蛋白原管形支架的方法,评价支架的生物相容性,探讨其作为血管组织工程材料的可行性。方法以P(LLA-CL)、纤维蛋白原为原料,制备小口径复合管形支架,观察支架的大体形态,并用扫描电镜观察三维结构;利用溶血试验、细胞毒性试验、皮下植入试验,评价支架材料的生物相容性。结果管形支架表面呈网格状三维结构,并有大小不等、互相交通的孔隙,孔径平均直径为(4.56±1.23)μm,表面纤维平均直径(318±56)nm;P(LLA-CL)/纤维蛋白原浸提液溶血率为2.87%±0.49%;细胞毒性实验示P(LLA-CL)/纤维蛋白原浸提液较阴性对照组无明显差异(P>0.05);皮下植入试验显示P(LLA-CL)/纤维蛋白原支架炎症反应轻微,材料逐渐降解。结论通过静电纺丝技术可以构建小口径P(LLA-CL)/纤维蛋白原管形支架,并具有良好的生物相容性,可作为组织工程血管的支架材料。     

纳米氧化锆强韧化高孔隙率磷酸钙人工骨细胞支架生物学评价

目的：对自行研制的纳米氧化锆强韧化高孔隙率磷酸钙人工成骨细胞支架[hyper-porosity Ca3(PO4)：bone cells frame／NM ZrO2 reinforced以下简称支架]的体外生物相容性进行评价。方法：采用细胞毒性试验、溶血试验和急性全身中毒试验3种方法。结果：(1)培养的L929成骨细胞经支架浸提液处理后形态良好，增值旺盛，材料毒性评级为0级；(2)溶血率为2．23％(小于5％)，符合溶血试验标准要求；(3)无急性全身中毒反应。结论：支架复合物具有良好的生物相容性。     

无定形磷酸钙负载rhBMP-2纳米缓释体的生物相容性及安全性

[目的] 观察无定形硫酸钙(ACP)负载重组人骨形态发生蛋白-2(rhBMP-2/ACP)纳米缓释体的生物相容性及安全性,为新型材料的临床应用提供必要的实验依据.[方法] 对材料分别进行体外溶血实验、微核实验、急性毒性试验、热原试验、皮内刺激反应实验和短期肌内埋置试验、骨内植入实验.[结果] 材料浸提液对兔血无溶血现象,对小鼠骨髓细胞无遗传毒性作用,未引起小鼠急性毒性反应、兔热原反应、兔皮内刺激反应;兔短期肌肉埋置、骨内植入后局部无明显炎症反应、无组织坏死,材料逐渐发生降解,能与组织有机融合.[结论] rhBMP-2/ACP纳米缓释体的生物相容性及安全性符合IS010993、GB/T16886规定的体内植入物的生物学评价标准,可作为骨修复替代材料用于相关疾病的临床治疗.     

用于骨质疏松脊柱压缩骨折的新型可降解材料的体外实验研究

目的 研发一种用于治疗骨质疏松椎体压缩骨折的新型复合生物玻璃的磷酸钙骨水泥,并观察其体外材料学及生物学活性。方法 将不同质量百分比的生物玻璃（bioglass,BG）与磷酸钙（calcium phosphate cement,CPC )球磨后物理共混获得一种具有可注射、自固化、可降解的椎体成型替代材料。分别对该替代材料的凝固时间、流动性、力学强度进行测定并行材料体外成骨细胞粘附实验、增殖实验,观察其生物相容性。结果 随着新型替代材料中BG组分含量的增加,替代材料的凝固时间逐渐延长,同时,流动性较磷酸钙骨水泥改善明显。随着凝固时间的延长,替代材料固化后的抗压强度显著高于实验组CPC骨水泥。此外,与CPC相比,替代材料更有利于细胞的粘附、增殖及分化,具有良好的生物相容性。结论新型复合生物玻璃的磷酸钙的生物材料不仅具有可注射性和较高的力学强度,同时骨传导性能更好,有希望成为临床治疗骨质疏松椎体压缩骨折的一种新型椎体成形材料。     

磷酸钙骨水泥替代骨的制备及其细胞生物相容性实验研究

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。     

锌修饰硅酸钙生物陶瓷涂层的体外生物相容性研究

目的 研究锌修饰硅酸钙生物陶瓷涂层的体外生物相容性,为该涂层临床应用的可行性提供实验依据。方法检测该涂层的物理表征;检测该涂层浸提液的离子浓度;用不同稀释比例的浸提液培养MC3T3-E1细胞,观察细胞形态,MTT法检测细胞相对增殖率,并检测细胞凋亡水平;测定溶血率。结果 该涂层浸泡72 h后,浸提液中钙、硅、锌离子浓度均明显升高;用不同稀释比例的浸提液培养的MC3T3-E1细胞都表现出正常的细胞形态,其中3.125%、6.25%组细胞量较多,相对增殖率高于阳性对照组,且细胞凋亡率低于阳性对照组(完全培养基);随浸提液浓度增加,可对细胞增殖产生轻度抑制作用,凋亡率逐渐升高;溶血试验结果显示,该涂层浸提液的溶血率为0.5%。结论 锌修饰硅酸钙生物陶瓷涂层没有细胞毒性、生物相容性好,具有作为骨植入体及其他生物材料表面改性的生物学基础。     

In vivo biological performance of composites combining micro-macroporous biphasic calcium phosphate granules and fibrin sealant

Introduction Fibrin glues are currently used by surgeons and can facilitate the handling of biomaterials. Combining fibrin glue with calcium phosphate bioceramics gives a mouldable composite that cements the granules into the implantation site. In addition to the mechanical aspect of the composite, it has been suggested that the mixture also promotes wound healing. These human blood derivatives contain natural (aprotinin) or synthetic (tranexamic acid) antifibrinolytic substances. We compared the bioactivity of two composites combining calcium phosphate granules with two different types of fibrin glue, one with aprotinin and the other with tranexamic acid.Materials and methods The composite was composed of fibrin glue (Tissucol) and 1 to 2 mm granules of biphasic calcium phosphate granules (MBCP) with a volume ratio of 1 for 2. Bone cavities were drilled in 12 New Zealand rabbits and filled with a composite with aprotinin-fibrin glue on the right condyle and one with tranexamic acid-fibrin glue on the left condyle. The rabbits were randomized into two groups: 3 and 6 weeks of delay. Light microscopy, scanning electron microscopy and image analysis were performed.Results No adverse reactions were observed in either sample. Bony ingrowth associated with bioceramic resorption by osteoclastic TRAP-positive cells was noted. No significant difference was observed between the two composites. The bony ingrowth and ceramic resorption were qualitatively and quantitatively similar with both composites.Conclusion This study demonstrated that the choice of a natural (aprotinin) or synthetic (tranexamic acid) antifibrinolytic agent in the fibrin sealant associated with calcium phosphate granules and used as a bone substitute had no effect on the bioactivity of the composite. It remained efficient in bone reconstruction, no adverse effects were observed, and the bony ingrowth was qualitatively and quantitatively equivalent with the two types of fibrin sealant.     

异种肌腱基质材料生物相容性的体外评价实验

目的：通过对制备的异种肌腱基质材料生物相容性的体外实验研究,鉴定其作为软组织修复充填材料的可行性,为进一步试验研究和临床应用提供依据。方法：参照医疗器械生物学评价标准和要求,采用标准的毒理学方法进行急性毒性试验、致敏试验、皮内刺激实验、细胞毒性试验、遗传毒性试验,对制备的异种肌腱基质材料进行评价。结果：急性毒性实验：各组小鼠活动正常,72h小鼠无死亡,各组动物未见中毒症状或不良反应。致敏试验显示材料组和阴性对照组的皮肤反应指数均为0,无致敏性。皮内刺激实验观察显示,材料浸提液和生理盐水处无明显红斑、水肿和皮肤坏死,极轻微刺激。材料的细胞毒性结果示该材料的相对增殖度较高,细胞毒性分级在0-1级。遗传毒性试验指标均达到标准要求,无遗传毒性。结论：异种肌腱基质材料具有良好的生物相容性,满足作为软组织修复充填材料的生物安全性要求,有望成为一种理想的软组织充填材料。     

Experimental investigations of osteogenesis and chondrogenesis by implant of BMP-fibrin glue mixture

The influence of fibrin glue on ectopic osteo-chondrogenesis induced by bone morphogenetic protein (BMP), which was extracted from decalcified rabbit long bones, was investigated histologically, radiographically, and electronmicroscopically. The mixtures, consisting of fibrin glue and BMP, were implanted between femoral biceps muscles of AKR mice. They were examined 3 days, 5 days, 1 week, and 2 weeks after implantation, respectively. The fibrin glue did not affect osteo-chondrogenesis by BMP under the mixture conditions, and new bone formation was seen almost in every implant. The fine network of fibrin glue seemed to be effective for adhesion, differentiation of BMP responding cells and was well cooperated on BMP. Fibrin glue network could control the area of osteo-chondrogenesis by BMP. It might be due to restriction of diffusion of BMP. In addition, the whole shape of the newly formed cartilage and bone was influenced by the quantity of Aprotinin administered to fibrin glue. Fibrin glue may be regarded as an effective cooperator of BMP in the case of clinical application of BMP in the future.     

生物蛋白胶作为骨髓间充质干细胞移植载体的体外相容性研究

[目的]构建骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)-生物蛋白胶复合体评价其生物相容性,探讨其作为种子细胞载体的可行性。[方法]本实验分为两组,实验组5×107骨髓间充质干细胞(BMSCs)与生物蛋白胶相混制备MSC-生物蛋白胶复合体,空白组骨髓间充质干细胞(BMSCs)。通过Dead/live染色观察两组的细胞形态及21 d内细胞的存活情况,同时分别在1、3、7、14 d各取上清进行Elisa检测并计算其分泌释放NGF和BDNF的浓度。[结果]实验组培养3 d后光镜下观察呈多个突起,细胞形态良好,空白组呈菱形和多角形;Dead/live染色结果提示体外培养1 d,两组细胞的存活率都在90%,比较无差异,无统计学意义(P﹥0.05),7、14、21 d两组细胞的存活率有差异,具统计学意义(P﹤0.05),存活率在60%以上;Elisa检测结果显示两组中NGF在1 d时有差异,具统计学意义(P﹤0.05),3、7、14 d时NGF和BDNF的含量比较无统计学意义(P﹥0.05),结果显示生物蛋白胶对MSC分泌的细胞因子NGF和BDNF的释放没有明显影响。[结论]生物蛋白胶是一种理想的可用于临床的细胞载体,具有良好的生物相容性,BMSCs-生物蛋白胶复合体能持续稳定的释放神经生长因子BDNF和NGF。     

磷酸钙骨水泥修复羊实验性胫骨平台压缩性骨折的组织学研究

目的 观察磷酸钙骨水泥在修复羊实验性外侧胫骨平台压缩性骨折中的吸收与成骨特点.方法 成年健康山羊10只,于双下肢外侧胫骨平台制作压缩性骨折伴骨缺损模型.一侧下肢缺损用磷酸钙骨水泥填充,对侧用自体骨填充.术后3个月和6个月分别处死5只动物,取双侧胫骨近端组织块,进行电镜观察;制备不脱钙切片进行组织学观察骨水泥吸收、自体骨吸收及新骨形成情况;测量骨形态计量学参数.结果 骨水泥表面可见大量重建陷窝锥形切割指向并穿入骨水泥,表面被无数破骨细胞和成骨细胞覆盖,骨水泥与表面的新生红色骨小梁结合紧密,无任何软组织层介入.骨形态计量学静态参数显示,骨水泥面积在3个月时为43.8%,6个月时仅剩29.9%;成骨细胞指数和破骨细胞指数在3个月时最大,至6个月时减小.动态参数显示,骨水泥组双标记线间的平均距离和矿化沉积速率与自体骨组接近,差异无统计学意义.结论 磷酸钙骨水泥在羊体内具有良好的降解成骨性能,骨水泥降解吸收高峰在3个月,植入6个月内骨水泥的吸收速度与骨形成速度基本持平,可作为合适的自体骨替代材料填充骨缺损.     

聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥复合材料修复骨缺损的实验研究

目的：探讨聚磷酸钙纤维（calcium polyphosphate fiber，CPPF）和磷酸钙骨水泥（calcium phosphate cement．CPC）复合材料修复骨缺损的能力及作为人工骨修复替代材料的可行性。方法：选用新西兰大白兔双侧桡骨制作骨缺损模型，将CPPF／CPC复合材料植入左侧骨缺损处，右侧骨缺损以自体微小颗粒骨植入作为实验对照，另做不植入任何物质的骨缺损作空白对照。在2、4、8、12周时分别进行大体观察、X线摄片、组织学切片观察，8、12周时进行扫描电镜观察及骨密度测定，12周时进行力学测试。结果：CPPF／CPC人工骨组与微小颗粒骨组骨缺损均完全修复，空白对照组骨缺损未见修复，CPPF／CPC与微小颗粒骨两组间X线评分、骨密度及力学测试指标比较，差异均无统计学意义（P〉0．05）。结论：CPPF／CPC复合材料具有良好的骨传导能力、力学特性及生物相容性，有望成为骨组织工程中修复骨缺损的理想材料。     

A comparative histologic analysis of tissue-engineered bone using platelet-rich plasma and platelet-enriched fibrin glue.

OBJECTIVE: The aim of this study was to compare the effects of platelet-rich plasma (PRP) and platelet-enriched fibrin glue on bone formation in bone tissue engineering. STUDY DESIGN: PRP was mixed with bone marrow mesenchymal stem cells and bone morphogenetic protein-2 (BMP-2), and the composites were injected into the subcutaneous space on the dorsum of nude mice. On the contralateral side of the dorsum, platelet-enriched fibrin glue/bone marrow mesenchymal stem cells/BMP-2 composites were injected. Bone formation was evaluated after 12 weeks. RESULTS: The volumes of subcutaneous nodules formed in nude mice were 55 +/- 18 microL at the PRP/bone marrow mesenchymal stem cells/BMP-2 sites and 135 +/- 27 microL at the platelet-enriched fibrin glue/bone marrow mesenchymal stem cells/BMP-2 sites. Histomorphometric analysis demonstrated that the nodules contained 14.9 +/- 4.1% newly formed bone when using PRP and 19.8 +/- 3.6% newly formed bone when using platelet-enriched fibrin glue. CONCLUSION: The results indicated that the osteogenic characteristics of platelet-enriched fibrin glue are superior to PRP in bone tissue engineering.     

Ingrowth of bone into absorbable bone cement: an in vivo microscopic evaluation

The purpose of the study reported here was to use an in vivo rabbit model to evaluate the rate of bone ingrowth into remodelable calcium phosphate bone cement. We evaluated an in vivo bone chamber placed in a rabbit tibia with its ingrowth compartment filled with absorbable calcium phosphate bone cement (Norian Skeletal Repair System; Norian Corp, Cupertino, Calif). Five New England white rabbits had a single bone chamber implanted into the proximal right tibia. Observations were made and photomicrographs taken on a weekly basis. Results of morphological analysis showed sequential loss of cement and subsequent bone ingrowth over a testing period of up to 30 weeks. Resorption of bone cement was complete in 1 rabbit. The other rabbits had significant bone ingrowth, which reaffirms the biocompatibility of this material. Results of this study showed that using in vivo microscopy with the rabbit bone chamber model was useful in evaluating bone ingrowth and replacement of absorbable bone cement. This model may make it possible to evaluate various combinations of bone cement and bone growth factors, which could serve as an alternative to autogenous bone grafting.     

预混合磷酸钙骨水泥研究进展

磷酸钙骨水泥以其良好的生物相容性、骨传导性及可塑性被作为骨缺损重要的修复材料,其性能的改进研究仍然是生物医学骨组织工程领域的热点课题。预混合磷酸钙骨水泥较传统原位即时混合型磷酸钙骨水泥具有方便临床手术操作、节约手术时间、便于保存等优点,克服了即时混合不均匀、不充分的缺点,并能根据缺损部位形状不同而随意塑形,因而预混合磷酸钙骨水泥也成为该领域研究热点之一。