β-磷酸三钙煅烧骨修复兔股骨远端骨缺损

背景：自体骨兼具骨引导和骨诱导特性而成为修复骨缺损的金标准,但其来源有限,促使研究人员去寻找各类骨移植替代物。 目的：观察β-磷酸三钙煅烧骨作为骨移植替代物修复兔股骨远端骨缺损的效果。 方法：制备直径5 mm,深12 mm的兔股骨远端骨缺损模型,实验侧骨缺损部位植入β-磷酸三钙煅烧骨试件,对照侧仅制造骨缺损模型,不植入任何材料。观察实验动物手术切口局部情况,并制备病理切片,观察材料植入后的骨长入情况。 结果与结论：骨缺损部位植入β-磷酸三钙煅烧骨试件后,实验动物的切口愈合良好,在术后4周可以观察到骨缺损周边开始形成新骨,并随着时间的延长新骨形成量逐渐增多,至术后12周时,材料中心部位也可见新骨长入,材料逐渐降解,而对照侧直至术后12周时骨缺损部位仍无新骨长入。结果显示β-磷酸三钙具备良好的成骨性能,是一种优良的骨移植替代物。     

复合同种异体成骨细胞的β-磷酸三钙人工骨修复桡骨缺损

背景：作为骨支架材料,β-磷酸三钙具有良好的生物相容性、骨诱导性及生物力学性能。 目的：探讨β-磷酸三钙复合同种异体成骨细胞修复兔桡骨节段性骨缺损的效果。 方法：建立45只兔单侧桡骨骨缺损模型,随机分为3组,实验组缺损区植入复合同种异体成骨细胞的β-磷酸三钙,对照组缺损区植入β-磷酸三钙,空白对照组缺损区不植入任何材料。植入后4,8,16周观察新骨生成情况,通过形态学、X射线等观察指标客观评价各组成骨及骨缺损修复能力。 结果与结论：随着修复时间的延长,实验组骨缺损逐渐修复,至16周时X射线见支架与宿主骨之间的骨痂已完全骨化,骨缺损完全修复;组织学见缺损区皮质骨连续,髓腔再通,并且不同时间点实验组修复效果明显优于对照组与空白对照组(P < 0.01)。表明复合同种异体成骨细胞的β-磷酸三钙人工骨具有良好的成骨能力,有引导组织再生、防止骨不连的作用。     

冷冻干燥法制备的β-磷酸三钙多孔生物陶瓷支架

背景：影响冷冻干燥法制备生物陶瓷支架孔形貌和结构的因素有很多,如浆料的固含量,冷冻速率,烧结温度等。 目的：利用冷冻干燥技术结合陶瓷水基浆料,通过改变陶瓷浆料组成,制备不同形貌和孔隙率的β-磷酸三钙多孔生物陶瓷支架,并分析其影响因素。 方法：制备不同固含量和不同聚乙烯醇含量的β-磷酸三钙浆料,经冷冻、干燥及高温烧结得到多孔生物陶瓷支架。应用X射线衍射技术进行物相分析;扫描电镜观察支架截面的微观结构;阿基米德排水法测量支架材料的孔隙率。 结果与结论：X射线衍射图谱显示制备的支架材料各衍射峰强度与位置与β-磷酸三钙标准衍射谱吻合良好;浆料未添加聚乙烯醇时,多孔支架的孔径和孔隙率随着浆料固含量的增加而减小,支架由大的柱状孔和多孔的陶瓷壁组成;当浆料加入聚乙烯醇后,制备的支架由柱状孔转变为三维连通的网状孔,且随聚乙烯醇含量的增加材料的孔隙率升高。说明利用冷冻干燥法,通过控制陶瓷浆料的组成,可制备出形貌和孔隙率可控的生物陶瓷支架。     

颗粒状β-磷酸三钙复合骨形态发生蛋白2修复齿槽裂骨缺损

背景：齿槽裂的修复已成为唇腭裂序列治疗中的一个重要环节。以人工骨为载体进行优化组合制成具有高度骨诱导活性的复合人工骨,极大地提高了临床上骨缺损修复的治疗效果。 目的：观察β-磷酸三钙复合骨形态发生蛋白2修复齿槽裂的效果。 方法：选择连云港市第二人民医院口腔科收治的齿槽裂患者24例,随机分为实验组和对照组,实验组应用骨形态发生蛋白2/β-磷酸三钙复合物修复齿槽裂,对照组应用自体髂骨松质骨修复。 结果与结论：两组切口均一期愈合,无植入物排出。随访时间3~12个月,修复后3个月X射线可见局部骨性愈合,修复后1年实验组人工骨部分被自体骨取代,骨吸收不明显,而对照组骨吸收明显。Enemar等分级标准评估实验组Ⅰ级疗效率为84%,对照组Ⅰ级疗效率为17%,两组相比差异有显著性意义(P < 0.05)。提示颗粒状β-磷酸三钙复合骨形态发生蛋白2修复齿槽裂,具有恢复形态准确,修复创伤小的优点;植入物组织相容性好,具有骨引导性,可降解,能被自体骨完全取代,且无不良反应,是一种良好的齿槽裂修复方法。     

不同比例羟基磷灰石/β-磷酸三钙涂层支架修复骨缺损

背景：羟基磷灰石/β-磷酸三钙双相磷酸钙陶瓷具有良好的生物相容性与骨传导能力,可以作为涂层材料联合用于超临界骨缺损修复,但羟基磷灰石/β-磷酸三钙涂层的最佳质量比目前尚无明确报道。目的：在兔桡骨超临界骨缺损部位植入不同比例羟基磷灰石/β-磷酸三钙涂层多孔生物陶瓷支架,评估其修复作用,以期获得最佳的涂层比例。方法：采用3D打印技术制备羟基磷灰石多孔生物陶瓷支架,并在其表面使用不同比例的羟基磷灰石与β-磷酸三钙(二者质量比分别为3∶7,5∶5,7∶3)进行涂层处理,然后对支架的细胞毒性、孔隙率、力学强度、涂层厚度等参数进行测试。在36只新西兰大白兔右前肢建立15.0 mm兔桡骨超临界骨缺损模型,随机分4组处理,每组9只：空白组不植入任何材料,3∶7涂层组、5∶5涂层组、7∶3涂层组分别植入对应质量比例涂层的羟基磷灰石多孔生物陶瓷支架,术后4,8,12周,分别进行X射线片及Micro-CT检查、Van-Gieson染色、苏木精-伊红染色及Ⅰ型胶原蛋白免疫组织化学分析。结果与结论：(1)3∶7、5∶5、7∶3涂层支架的细胞毒性均为0级,涂层厚度为(75.2±0.54)μm,孔隙率分别为(54....     

人脐血间充质干细胞与β-磷酸三钙的生物相容性

背景：体内实验显示,β-磷酸三钙多孔陶瓷是较为理想的骨组织工程支架材料,但由于体内植入实验受多种因素的影响,不能很好反映细胞的生长、增殖和表型变化。 目的：观察体外人脐血间充质干细胞与β-磷酸三钙多孔陶瓷的生物相容性。 方法：将培养的第6代人脐血间充质干细胞悬液滴注入β-磷酸三钙内部进行复合,然后将干细胞-支架材料复合物置入含体积分数为10%胎牛血清的α-MEM培养体系中培养,于培养第4,8,12天电镜下观察人脐血间充质干细胞在材料表面及内部生长情况,采用MTT测试法绘制细胞生长曲线,并进行DNA含量、蛋白质含量测定。 结果与结论：人脐血间充质干细胞与β-磷酸三钙体外复合后能够在β-磷酸三钙支架材料表面及内部的孔隙内贴附,且生长良好,其DNA复制和蛋白合成功能不受β-磷酸三钙的影响。说明人脐血间充质干细胞和β-磷酸三钙支架材料生物相容性良好,二者可作为种子细胞和支架材料用于组织工程化骨与软骨的构建。     

β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料的成骨检测

背景：在聚乳酸-聚羟基乙酸中加入β-磷酸三钙可调控其降解速率和强度。 目的：观察β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料修复兔股骨髁骨缺损的效果。 方法：制作兔右股骨髁直径5 mm、长10 mm的圆柱形骨缺损模型,随机分3组,其中两组分别于骨缺损处植入β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸材料和β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料,空白对照组不植入任何材料。通过影像学、大体标本、组织学检查评价骨缺损修复效果。 结果与结论：术后12周时,β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸材料组和β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料组骨缺损都得到修复,两组新骨占缺损区面积差异无显著性意义(P > 0.05),空白对照组骨缺损未修复。表明β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/左氧氟沙星缓释材料可以很好修复兔股骨髁缺损。     

基于三维打印的磷酸三钙骨组织工程支架烧结工艺研究

磷酸三钙(TCP)是构建骨组织工程支架常用的生物陶瓷材料。三维(3D)打印的TCP支架具有精确可控的孔隙结构,但存在力学性能不足的问题。由于烧结工艺对生物陶瓷支架力学性能的影响至关重要,本文详细探讨了不同烧结温度对3D打印TCP支架的力学性能的影响,测试了不同烧结温度制备的支架的表观形貌、质量和体积收缩率、孔隙率、力学性能以及降解性能。结果表明,当烧结温度为1150℃时,晶粒生长充分、气孔最少,支架具有最大的体积收缩率、最小的孔隙率以及最优的力学性能,压缩模量和抗压强度可以分别达到(100.08±18.6)MPa和(6.52±0.84)MPa,能够满足人体松质骨力学强度的要求。此外,与其他烧结温度下制备的支架相比,1150℃下烧结制备的支架在酸性环境中降解最慢,进一步说明其在长期植入时具有更佳的力学稳定性。该支架可支持骨髓间充质干细胞(BMSCs)黏附和快速增殖,具有良好的生物相容性。综上,本文优化了3D打印TCP支架的烧结工艺,提高了其力学性能,为其作为承重骨的应用奠定了基础。     

3D打印技术在修复骨缺损中的应用研究

<正>1引言创伤、肿瘤、囊肿、结核等疾病是导致组织缺损的重要原因,特别是硬组织外科领域,选择一种合适的植入物替代组织缺损重塑结构的完整性是手术治疗的关键。组织缺损的不规则性,往往造成植入物与缺损区的不匹配,就要求手术者在术中对传统植入物的塑形与反复的匹配,对手术者提出了更高的要求,同时延长了手术时间、增加了术中的出血量,最终影响手术的效果,临床上需要一种患者个体化的植入物快速的     

3D打印技术制备新型HA/ZrO2梯度复合材料在犬股骨干骨缺损修复中的应用

目的 运用3D打印技术制备新型羟基磷灰石/二氧化锆(HA/ZrO₂)梯度复合材料,分析其性能,并观察其修复比格犬股骨干骨缺损的能力。方法 随机抽取6月龄雄性比格犬1只,截去右下肢股骨中段全层15 mm制成骨缺损模型后,放入动物专用Micro CT进行容积扫描,完成数据采集、转化及后期处理,将处理后的数据导入CeraFab 7500光固化3D打印机中。根据设定参数启动打印程序,形成复合光敏树脂初胚,并对其进一步脱脂烧结,然后采用浸涂法制备HA/ZrO₂梯度复合材料。运用扫描电镜、X射线衍射(XRD)和生物力学实验分析HA/ZrO₂梯度复合材料的性能。制备HA/ZrO₂梯度复合材料浸提液。培养小鼠成纤维细胞株L929,采用噻唑蓝(MTT)法检测HA/ZrO₂梯度复合材料对体外细胞增殖和毒性的影响。将16只比格犬随机分为4组,每组4只。A组:截取犬股骨中段15 mm后,不植入任何材料;B组、C组、D组分别截去股骨中段15、25、35 mm制成骨缺损模型,然后分别植入相应规格的HA/ZrO₂梯度复合材料。术后第2、4、8、12 周拍摄术肢股骨正侧位X片,观察植入材料与自身骨结合情况及周围骨痂生长情况。术后12 周处死实验动物,截取整段股骨,大体观察标本植入材料与周围骨生长状况;行Micro CT扫描,测定新生骨量,并对新生骨进行3D图像重建;对股骨标本进行极限抗压实验,测量极限抗压强度。结果 运用3D打印技术制备的HA/ZrO₂梯度复合材料扫描电镜显示表面光滑,结构均匀,断口表面层均匀过渡结合,没有明显界限,相互之间冶金结合,结构稳定。XRD分析显示HA及ZrO₂峰形明显、结晶程度较好、粉体纯度高。抗压试验显示极限抗压强度为(43.37±2.31) MPa。MTT试验显示HA/ZrO₂梯度复合材料无明显细胞毒性。实验动物术后X线片显示:A组术后形成骨不连;B组有连续性骨痂通过,人工假体与宿主骨之间的界线消失;C组术后第2、4、8周连续性骨痂及新生骨长入速度较B组缓慢,但人工假体与断端间隙逐渐被新生骨填充,有连续性骨痂通过;D组新骨生成缓慢,仅在断端周围出现新生骨。术后12周取材,Micro CT 3D重建及新生骨量检测,B、C、D组单位体积新生骨量分别为(238.55±19.11) mm³/cm³、(223.31±13.41) mm³/cm³、(110.83±6.48) mm³/cm³,3组间比较差异有统计学意义(F=156.824,P＜0.01),其中B、C组新生骨量明显多于D组,差异均有统计学意义(P值均＜0.05)。新生骨CT 3D重建显示:B组复合材料整体被新生骨包绕,无外露;C组复合材料少许外露,表面基本被新生骨填塞;D组复合材料大部外露,新生骨散在长入。B、C、D组股骨标本极限抗压强度分别为(49.72±2.33) MPa、(49.81±2.43) MPa、(46.92±3.61) MPa,3组间比较差异无统计学意义(F=1.119,P＞0.05)。结论 运用3D打印技术制备的纳米HA/ZrO₂梯度复合材料具有可靠的生物相容性及生物力学强度,可以实现临床个体化治疗原则,能很好地修复犬股骨干35 mm内骨缺损,是一种理想的骨组织替换材料。     

3D printing of composite calcium phosphate and collagen scaffolds for bone regeneration

Low temperature 3D printing of calcium phosphate scaffolds holds great promise for fabricating synthetic bone graft substitutes with enhanced performance over traditional techniques. Many design parameters, such as the binder solution properties, have yet to be optimized to ensure maximal biocompatibility and osteoconductivity with sufficient mechanical properties. This study tailored the phosphoric acid-based binder solution concentration to 8.75 wt% to maximize cytocompatibility and mechanical strength, with a supplementation of Tween 80 to improve printing. To further enhance the formulation, collagen was dissolved into the binder solution to fabricate collagen-calcium phosphate composites. Reducing the viscosity and surface tension through a physiologic heat treatment and Tween 80, respectively, enabled reliable thermal inkjet printing of the collagen solutions. Supplementing the binder solution with 1–2 wt% collagen significantly improved maximum flexural strength and cell viability. To assess the bone healing performance, we implanted 3D printed scaffolds into a critically sized murine femoral defect for 9 weeks. The implants were confirmed to be osteoconductive, with new bone growth incorporating the degrading scaffold materials. In conclusion, this study demonstrates optimization of material parameters for 3D printed calcium phosphate scaffolds and enhancement of material properties by volumetric collagen incorporation via inkjet printing.     

3D打印骨组织工程支架的制备技术

近年来,随着3D打印技术的飞速发展,人们开始通过3D打印技术去不断完善适合不同需求的定制骨组织工程支架。由于组织工程制造的支架是需要植入生物体内的,这就对支架有着极为严苛的要求。3D打印技术作为一种新兴制备骨组织工程支架的技术,其最大的优点是可以依照需求来定制个性化形状、结构,良好的宏微观结构、润湿性、机械强度和细胞反应的新型骨组织工程支架。本文回顾了2014―2019年间对骨组织工程支架的研究,对3D打印骨组织工程支架进行了总结,并且介绍了在多功能骨组织工程支架设计与制作中的理念与研究。     

基于三维打印技术的多药控释型载药人工骨生物学评价

目的 评价三维打印技术制备的多药控释型载药人工骨的生物相容性.方法 利用三维打印技术制备多药控释型载药人工骨,并进行急性毒性试验、热源试验、皮肤刺激试验、溶血试验、微核试验和肌肉埋植试验等检测评价其生物相容性.结果 该多药控释型载药人工骨无全身急性毒性反应、无热源效应;皮肤刺激实验局部皮肤未见红斑、水肿反应;溶血率为0.29%,有良好的血液相容性;微核实验未见致突变现象.无细胞遗传毒性作用;肌肉埋植实验未见局部组织变性、坏死或排斥现象.结论 三维打印技术制备的多药控释型载药人工骨具有良好的生物相容性,符合医用生物材料的性能要求. Abstract： Objective To evaluate the biocompatibility of porous drug implant scaffolds prepared by 3D printing technique. Methods Porous drug implant scaffolds were fabricated by 3D printing technique, and a series of tests were carried out to validate the biocompatibility, including acute systemic toxicity, hot source test, local irritation reaction, micronucleus test, muscle implant test and so on. Results The porous drug implant scaffolds showed no acute systemic toxicity, no pyrogenetic effect, no local erythema and edema in local irritation re-action, hemolysis rate of 0.29%, no cellular genetoxic. No local tissue denaturation, necrosis and exclusion were found in intramuscular implant test. Conclusion With good biocompatibility, the porous drug implant scaffold fabricated by 3D printing technique can meet the clinical requirement for biomaterial.     

3D打印技术在指关节缺损的应用研究进展

先阐述了自体移植和传统人工关节置换的优劣势,而后分析了3D打印技术具有术前精确设计模拟解剖形态,术中导航减少出血,以及3D打印假体多孔结构有利于骨长入等优点,但同时3D打印涉及打印材料、伦理以及机械强度差等难题。随着科技的进步以及材料学发展,用3D打印技术打印出来的具有生物活性的人工关节必定是未来骨科发展的新趋势。     

3D打印钛网在颅部骨缺损修复术中的应用

目的探讨3D打印钛网在颅部骨缺损修复术中的应用效果。方法回顾性分析我院88例行去骨瓣减压术的患者临床资料,按照手术方式分为观察组和对照组,对照组49例患者采用手工裁剪钛网行修补术,观察组39例患者采用3D打印钛网行修补术。比较2组患者手术修补时间、围术期并发症、钛钉固定数目和钛网厚度,随访5~17个月,比较2组患者随访期间并发症发生率。结果与对照组相比,观察组手术修补时间较短,围术期并发症发生率较低,钛钉固定数目较少,钛网厚度较小,差异均具有统计学意义(P<0.05)。随访期间,观察组并发症发生率低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论3D打印钛网在颅部骨缺损修复术中有较好的近期临床疗效,并发症较少,可精准、个体化地定制骨缺损修补材料。     

3D打印应用于膝关节骨缺损修复重建1例

目的　报道3D打印模块辅助创伤性骨缺损修复重建术的方法和疗效。 方法　纳入1名年轻女性病例,因交通事故致左膝开放性骨折并左股骨外髁缺损。Ⅰ期清创术后创面闭合2个月,基于患者CT原始数据,三维重建出股骨及股骨关节面的曲面模型,快速成型技术打印出相应的模块,术中辅助同种异体骨塑形,实现骨结构的修复重建。术后长期随访,通过主观感觉、影像表现、HSS评分等评价该治疗方法的有效性。 结果　术后1个月至8年随访期间,患肢疼痛、功能、关节活动度、肌力、膝关节屈曲畸形、膝关节不稳定等均呈良性发展,患肢活动功能满足日常需要。部分植骨块吸收,未见其它致残因素及明显不良事件发生。术后1月、2年、8年,HSS评分分别为44分、58分、83分。 结论　3D打印模块辅助手术能够提供个性化治疗,为创伤性骨缺损修复重建手术提高准确性,疗效肯定。     

3D打印技术在骨肿瘤精准化治疗中的研究进展*

骨肿瘤的手术治疗包括肿瘤切除和功能重建两部分,传统手术方式往往存在各种局限性。3D打印技术作为一种新兴的技术,在术前规划、肿瘤切除和功能重建中发挥了重要作用,同时在多种骨科数字技术的辅助下,成功实现了骨肿瘤的精准化治疗。此外,3D生物打印也在骨肿瘤的治疗中展现了巨大潜力。本文总结回顾了3D打印技术在骨肿瘤治疗中的应用情况及研究进展,并分析了现有技术的优缺点,发现3D打印技术在临床治疗中具有独特的优势,在骨肿瘤精准化治疗中具有广泛的应用前景。     

多孔磷酸钙骨水泥与转染骨形态发生蛋白2基因的骨髓间充质干细胞复合修复股骨髁骨缺损

BACKGROUND: Bone morphogenetic protein (BMP) can improve the osteogenesis capacity of tissue-engineered bone. However, how to prolong BMP release is a key for constructing tissue-engineered bone. OBJECTIVE: To study the repair effect of porous calcium phosphate cement (CPC) with bone marrow mesenchymal stem cells transfected with BMP-2 gene on bone defects. METHODS: After modeling of bilateral femoral condyle bone defects, 12 model rabbits were given implantation of porous CPC with bone marrow mesenchymal stem cells transfected with BMP-2 on the left (experimental group) and given implantation of porous CPC with bone marrow mesenchymal stem cells on the right (control group). Bilateral femoral condyles were taken and analyzed histologically at 4 and 12 weeks after implantation. RESULTS AND CONCLUSION: Better osteogenesis including more newly formed bone tissues and faster scaffold absorption was observed in the experimental group compared with the control group at 4 and 12 weeks after implantation. The area of newly formed bone tissues at different time and rate of bone formation at 12 weeks were significantly higher in the experimental group than in the control group (P < 0.001, P < 0.05). These findings indicate that transfer of BMP-2 into bone marrow mesenchymal stem cells combined with porous CPC could increase repair of bone defects.     

Repair of rabbit segmental femoral defects by using a combination of tetrapod-shaped calcium phosphate granules and basic fibroblast growth factor-binding ion complex gel

The effect of tetrapod-shaped alpha tricalcium phosphate granules (TB) as a scaffold combined with basic fibroblast growth factor (bFGF)-binding ion complex gel (f-IC gel) on neovascularization and bone regeneration was evaluated in segmental femoral defects of rabbits. The defects were stabilized using a plate with a polypropylene mesh cage (PMC) containing one of the following: PMC alone (PMC group), TB (TB group), TB and bFGF (TB/f group), TB and IC gel (TB/IC group), or TB and f-IC gel (TB/f-IC group). Four rabbits from each group were euthanized at 2 and 4 weeks after surgery. Histomorphometry showed that the number of vessels and the volume of new bone in the TB/f-IC group were significantly higher than those in the other groups at all time points. There were no differences in the extent of neovascularization and new bone formation between the TB and TB/f groups. These findings suggest that the combination of TB and f-IC gel facilitated both neovascularization and new bone formation in segmental femoral defects of rabbits. This combination may be of considerable use for treating segmental long bone defects.