新型可注射可降解磷酸钙骨水泥的生物相容性

背景：体外实验已证实新型磷酸钙骨水泥有良好的可注射性、力学性能、抗溃散性及体外降解性能。 目的：验证新型可注射、可降解磷酸钙骨水泥的生物相容性。 方法：①急性毒性实验：分别向昆明小鼠尾静脉可注射新型磷酸钙骨水泥浸提液与生理盐水。②热源实验：在新西兰兔耳缘静脉注射新型磷酸钙骨水泥浸提液。③溶血实验：在兔抗凝血分别加入新型磷酸钙骨水泥浸提液、生理盐水及双蒸水。④迟发型超敏反应实验：在豚鼠肩胛骨内侧部位分别注射可注射新型磷酸钙骨水泥浸提液与生理盐水,并进行敷贴激发实验。⑤体外细胞毒性实验：在L929系小鼠成纤维细胞株培养液中分别加入可注射新型磷酸钙骨水泥浸提液、聚乙烯浸提液及苯酚溶液。⑥微核实验：分别在昆明小鼠腹腔注射可注射新型磷酸钙骨水泥浸提液、生理盐水与环磷酰胺。⑦肌肉植入实验：将新型磷酸钙骨水泥植入新西兰兔脊柱两侧肌肉内。 结果与结论：新型可注射磷酸钙骨水泥无毒,无刺激性及致敏性,无热源反应,具有良好的血液相容性,植入动物肌肉后为非组织刺激物,具有良好的生物相容性,因而具有较好的生物安全性。     

两种不同复合唑来膦酸骨水泥的体外浸提对比实验研究

目的对比观察不同唑来膦酸含量的两种骨水泥在体外的药物释放情况,为临床应用其治疗骨巨细胞瘤奠定体外药物释放动力学基础。方法将唑来膦酸分别与聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥及磷酸钙骨水泥以0.2%、0.4%、0.6%的质量比混合制备复合唑来膦酸骨水泥的测试标本,并同时设立空白对照,所制两种不同骨水泥标本均分成a(空白对照)、b(含0.2%的唑来膦酸)、c(含0.4%的唑来膦酸)、d(含0.6%的唑来膦酸)4组,每组1个标本。将4组标本分别放于5m L生理盐水中,并最终置于智能溶出仪中持续浸提42天,于特定时间点取样待测,用高效液相色谱仪测定浸提液中唑来膦酸的浓度,计算各时点的药物释放浓度和释放总量百分比,并绘制相应曲线。结果复合唑来膦酸聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的各实验组浸提液色谱图中未发现唑来膦酸吸收峰的出现,而复合唑来膦酸磷酸钙骨水泥的各实验组浸提液色谱图中均可见唑来膦酸吸收峰的出现且各实验组在第42天实验结束时的唑来膦酸累计溶出量百分比:b组d组c组。结论唑来膦酸不能从聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥中释放,但可以从磷酸钙骨水泥中释放并最终可以以一稳定药物浓度缓慢、持久释放。     

梯度掺锶羟基磷灰石骨水泥的体外细胞生物学性能

背景：锶掺入羟基磷灰石骨水泥后可以改善材料的结晶性和相容性,但产生的细胞毒性以及对细胞表面黏附、增殖和表达的影响还需要深入研究。 目的：观察梯度掺锶羟基磷灰石骨水泥的体外细胞生物学性能。 方法：制备4组羟基磷灰石骨水泥试样,分别编为0%,1%,5%和10%掺锶羟基磷灰石骨水泥,每组取6个平行试样紫外线照射灭菌3 h备用。浸提递质为含体积分数10%胎牛血清的DMEM培养液。按照掺锶羟基磷灰石骨水泥粉末质量∶浸提液=1 g∶10 mL比例配制。选用L-929成纤维细胞和幼兔成骨细胞,对成骨细胞进行鉴定。扫描电镜观察幼兔成骨细胞在梯度掺锶羟基磷灰石骨水泥表面的黏附和增殖情况,细胞的表达情况采用碱性磷酸酶活性检测法检测。 结果与结论：①不同掺锶量羟基磷灰石骨水泥的细胞毒性评级均为0或1级,各试样的细胞毒性与其掺锶量、作用时间、浸提液浓度有一定关联性。②适量锶元素的加入可以促进成骨细胞的黏附、增殖及表达,改善材料的溶解动力学,提高其生物降解性,更加符合临床要求。但目前尚缺乏有关的远期实验结果。     

海藻酸钙止血敷料与临床常用3种止血敷料体外细胞毒性的比较

背景：止血敷料是作用于创伤表面与人体组织直接接触,其生物相容性是评价敷料优劣的重要指标之一,以海藻酸钙为原料的制备的止血敷料有着廉价、相容性好等优点已成为研究的热点。目的：观察海藻酸钙止血敷料的细胞毒性,并与明胶止血海绵、纳吸棉、普通纱布等材料作对比。方法：①浸提液法：以DMEM高糖培养液作为浸提介质,分别制备海藻酸钙止血敷料、明胶止血海绵、纳吸棉、普通纱布浸提液,并设置100%,75%,50%,25%,10% 5个浓度梯度;采用上述材料浸提液培养L-929小鼠成纤维细胞24 h,以含体积分数10%DMEM高糖培养液为空白对照,以含5%二甲基亚砜DMEM高糖培养液为阳性对照组,观察细胞增殖及形态变化。②直接接触法：将L-929小鼠成纤维细胞分别接种于海藻酸钙止血敷料、明胶止血海绵、纳吸棉、普通纱布上培养24 h,观察细胞形态变化。结果与结论：①浸提液法：不同浓度梯度海藻纤维止血敷料、纱布、纳吸棉浸提液的细胞毒性均为1级,符合GB/T16886/ISO10993 医疗器械生物学评价标准;100%,75%明胶止血海绵浸提液的细胞毒性为3级,严重抑制细胞增殖。②直接接触法：纱布与海藻纤维止血敷料的细胞毒性1级,纳吸棉为2级,明胶止血海绵的细胞毒性为3级。表明海藻酸钙止血敷料无细胞毒性。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

纳米碳管处理磷酸钙骨水泥的生物相容性及其强度和韧性

背景:由于骨缺损和骨质疏松等治疗需要大量的骨修复材料。但常用的骨修复材料之——磷酸钙骨水泥存在脆性大等缺陷,所以临床工作者一直期盼研制一种生物相容性和生物力学更好的骨科修复材料。目的:观察以纳米碳管处理的磷酸钙骨水泥材料的生物相容性和体外生物力学性能。方法:根据国际标准化组织颁布的ISO10993系列,对新型骨水泥材料进行体外溶血试验、细胞毒性试验、急性毒性试验、皮肤过敏性试验;取6具老年尸体胸腰段脊柱标本(T12～L4)进行体外生物力学性能测试,建立压缩性骨折模型后采用球囊扩张后凸椎体成形术恢复高度,分别注射填充纳米碳管处理的磷酸钙骨水泥和普通磷酸钙骨水泥,再进行前屈压缩,测量极限载荷、抗压强度、刚度。结果与结论:①新型材料浸提原液对健康人血红细胞溶血率为1.81%,无溶血现象。材料浸提液对L929细胞毒性分级为0级,无细胞毒性。材料浸提原液未引起小鼠急性毒性反应、小鼠遗传毒性及豚鼠过敏反应。②填充纳米碳管处理的磷酸钙骨水泥组成形后的极限载荷、抗压强度、刚度均高于普通磷酸钙骨水泥组(P0.05)。结果表明以纳米碳管处理的磷酸钙骨水泥材料生物相容性符合国际规定的体内植入物的生物学评价标准,其强度和韧性较普通骨水泥有较大的提高。     

微米级羰基铁粉磁性骨水泥的制备与表征

背景：目前有日本学者提出采用磁性骨水泥治疗肿瘤的骨转移,然而现行磁性骨水泥添加的均为纳米级磁流体,将微米级羰基铁粉添入骨水泥的研究尚未见报道。 目的：制备含不同比例微米级羰基铁粉的磁性骨水泥,并按ISO 5833标准测量相关指标及其磁性与体外升温情况。 方法：将微米级羰基铁粉与聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥混合制备成含羰基铁粉质量分数分别为0%,20%,30%,40%,50%的磁性骨水泥。将以上5组材料按ISO 5833标准测定凝固时间、聚合温度、抗压强度。并采用振动样品磁强计测定各组磁性及在交变磁场下的升温情况。 结果与结论：随着羰基铁粉含量的增加,磁性聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的凝固时间有所延长。各组骨水泥的最高聚合温度均在65-70 ℃之间,并未随羰基铁粉含量的增加而改变,仅聚合温度最高点出现的时间随羰基铁粉含量提高而后延。各组骨水泥的抗压能力均大于60 MPa,但只有聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的抗压能力＞70 MPa,符合IOS 5833标准要求。各组磁性骨水泥的磁饱和强度随羰基铁粉含量的提高而提高。在交变磁场下,磁性骨水泥的升温速率与磁场强度和羰基铁粉含量呈正相关。     

纳米载银磷酸锆抗菌聚氨酯的细胞毒性检测

背景：聚氨酯是一种研究热门的医用高分子材料,并在许多人工器官和医疗装置中发挥着至关重要的作用。 目的：制备并观察纳米载银磷酸锆抗菌聚氨酯生物材料对L929细胞增殖活性的影响及细胞毒性反应。 方法：采用MTT法检测各组抗菌聚氨酯对传代培养小鼠成纤维细胞L929的细胞毒性,L929细胞接种于96孔板,随机分为3组进行培养,实验组用抗菌聚氨酯浸提液处理,阳性对照组用苯酚溶液,阴性对照组用高密度聚乙烯浸提液,于24,48,72 h后在倒置相差显微镜下观察细胞形态,通过MTT比色法检测各组细胞的相对增殖率,并评价材料的细胞毒性。 结果与结论：实验组作用于小鼠成纤维细胞24,48,72 h后,相对增殖率分别为94.3%~97.9%,94.5%~99.8%和90.8%~96.3%,材料细胞毒性评级为Ⅰ级。提示添加低浓度纳米载银无机抗菌剂RHA-2(添加比例<5%)的热塑性聚氨酯,无细胞毒性,符合医用生物材料安全标准。     

新型医用无镍不锈钢的生物相容性评价

背景：BIOSSN4无镍不锈钢是一种奥氏体医用不锈钢材料,在中国药品生物制品检定所通过了标准的溶血实验、细胞毒性实验和致敏实验。 目的：评价新型医用BIOSSN4无镍不锈钢的体外细胞毒性及抗腐蚀性。 方法：将小鼠L929成纤维细胞悬液以1×108 L-1的浓度接种于96孔板,分5组培养,分别加入BIOSSN4无镍不锈钢浸提液、316L不锈钢浸提液、金合金浸提液、铅材料浸提液(阳性对照)及RPMI1640培养液(阴性对照)。培养1,2,3 d,观察细胞形态,采用MTT法检测各组吸光度值,计算细胞相对增殖率,评价毒性分级。在模拟口腔环境中,检测BIOSSN4无镍不锈钢、316L不锈钢及金合金的自腐蚀电位、自腐蚀电流密度及极化电阻。 结果与结论：培养3 d内,铅材料浸提液组细胞皱缩,细胞数量明显减少,细胞相对增殖率低于其余4组(P < 0.05);其余4组细胞形态良好,增殖旺盛,细胞相对增殖率均在75%以上。BIOSSN4无镍不锈钢浸提液、316L不锈钢浸提液与金合金浸提液的毒性均为1级,铅材料浸提液的毒性为2至3级,表明BIOSSN4无镍不锈钢具有良好的生物相容性。BIOSSN4无镍不锈钢的抗腐蚀性高于316L不锈钢,低于金合金。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

不同浸提介质对一次性使用球囊扩张导管体外细胞毒性评价的影响

研究不同浸提介质对一次性使用球囊扩张导管体外细胞毒性评价的影响。采用不同的浸提介质制备了一次性使用球囊扩张导管浸提液,以MTT法评价浸提液对小鼠成纤维细胞L929活性与增殖的影响,计算相对增殖率(RGR)。一次性使用球囊扩张导管不同浸提液之间的OD值存在差异,四种浸提液的RGR值均>80%,细胞毒性均为1级。选择含血清的MEM是评价介入类医疗器械体外细胞毒性实验的理想浸提介质。     

不同浸提介质对一次性使用球囊扩张导管体外细胞毒性评价的影响

研究不同浸提介质对一次性使用球囊扩张导管体外细胞毒性评价的影响。采用不同的浸提介质制备了一次性使用球囊扩张导管浸提液,以MTT法评价浸提液对小鼠成纤维细胞L929活性与增殖的影响,计算相对增殖率（RGR）。一次性使用球囊扩张导管不同浸提液之间的OD值存在差异,四种浸提液的RGR值均〉80%,细胞毒性均为1级。选择含血清的MEM是评价介入类医疗器械体外细胞毒性实验的理想浸提介质。     

磁性壳聚糖微球的生物相容性

背景：采用壳聚糖对磁性氧化铁纳米颗粒表面进行改性,一方面可改善磁性纳米氧化铁颗粒的团聚性,增加其稳定性,另一方面将来可用于肿瘤热疗及基因治疗。 目的：制备将来可用于肿瘤热疗及基因治疗的磁性壳聚糖微球,评价其生物相容性。 方法：采用改良的化学沉淀法制备磁性氧化铁纳米颗粒。采用超声乳化法将壳聚糖加入到磁性氧化铁纳米颗粒中制备磁性壳聚糖微球,进行以下实验：①MTT实验检测磁性壳聚糖微球浸提液的细胞毒性：分别以1640培养液、聚丙烯酰胺单体溶液、100%,75%,50%,25%的磁性壳聚糖微球浸提液培养L-929细胞。②溶血实验：在兔抗凝血中分别加入磁性壳聚糖微球浸提液、生理盐水及蒸馏水。③微核实验：在昆明小鼠腹腔分别注射含氧化铁磁流体5,3.75,2.5,1.25 g/kg的磁性壳聚糖微球混悬液、环磷酰胺及生理盐水。 结果与结论：磁性壳聚糖微球粒径200-300 nm,分散效果有所提高。不同浓度的磁性壳聚糖微球浸提液对L-929 细胞毒性为1级,属对细胞无毒性范畴。磁性壳聚糖微球浸提液的溶血率为0.69%,小于5%,符合医用材料的溶血实验要求。磁性壳聚糖微球混悬液未导致细胞DNA断裂和非整倍体化,未导致微核产生的遗传毒理作用,材料无致畸或致突变作用,因此磁性壳聚糖微球具有良好的生物相容性。     

椎间盘骨水泥颗粒对人髓核细胞增殖的影响并非无足轻重

背景：椎体成形和椎体后凸成形治疗骨质疏松性椎体骨折过程中,常发生椎间盘骨水泥渗漏,但有关骨水泥进入椎间盘后对椎间盘细胞的影响尚不明确。 目的：观察骨水泥颗粒对人髓核细胞增殖能力的影响。 方法：采用体积分数0.001%,0.01%,0.1%,0.5%,1.0%的磷酸钙骨水泥颗粒或聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥颗粒处理人正常髓核细胞,以常规培养的人正常髓核细胞为对照,以CCK-8法检测各组细胞增殖活性。 结果与结论：不同体积分数的磷酸钙骨水泥颗粒对人正常髓核细胞增殖无影响。体积分数0.001%,0.01%的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥颗粒对人正常髓核细胞增殖无显著影响;体积分数0.1%,0.5%,1.0%的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥颗粒明显抑制人正常髓核细胞的增殖,与对照组比较差异有显著性意义(P < 0.05),且该效应具有时间依赖性和剂量依赖性：在处理3,6 d时,对人正常髓核细胞增殖的抑制效应随颗粒体积分数的增加而逐渐增强;当颗粒体积分数为0.1%,0.5%和1.0%时,对人正常髓核细胞增殖抑制的效果随着时间的延长逐渐加强。     

In vitro assessment of poly(methylmethacrylate)-based bone cement containing magnetite nanoparticles for hyperthermia treatment of bone tumor

Poly(methylmethacrylate) (PMMA)-based cements containing magnetite (C-PMMA/Fe(3) O(4) ) is useful in hyperthermia treatment for bone tumor. We have prepared C-PMMA/Fe(3) O(4) by incorporating Fe(3) O(4) powders of different diameters (means of 300, 35, and 11 nm) into the polymerization reaction of methyl methacrylate monomer to develop a new bone cement with high heating efficiencies in alternating current (AC) magnetic fields. Further, we have investigated the in vitro heating capability of the cements in different AC magnetic fields. The mechanical strength and biocompatibility of the resultant cements were also assessed. Their heat generation strongly depends on the magnetite nanoparticle sizes and applied magnetic fields. The cement containing Fe(3) O(4) with mean diameter around 35 nm exhibited the highest heating capability in AC magnetic fields of 120 and 300 Oe at 100 kHz while that with mean diameter around 11 nm exhibited optimum heating capability in AC magnetic fields of 40 Oe at 600 kHz. The incorporation of Fe(3) O(4) into cement-30 wt % of the total amount of cement-did not significantly change the compressive strength of cement, and the proliferation of rat fibroblast Rat-1 cells on cement discs was not inhibited. Our investigations are useful for designing new PMMA/Fe(3) O(4) bone cement with high heating efficiencies and biocompatibilities for bone tumor treatments. ? 2012 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Mater Res Part A 100A:2537-2545, 2012.     

新型氯化锂复合磷酸钙骨水泥的理化性能及成骨特性

BACKGROUND: Lithium chloride is a widely used inorganic ion inhibitor of glycogen synthase kinase-3β, and it can be combined with glycogen synthase kinase-3β to activate the classical Wnt/β-catenin pathway, thereby promoting human bone marrow mesenchymal stem cells and osteoblasts proliferation and accelerating bone repair. OBJECTIVE: To observe the physicochemical properties of novel lithium chloride/calcium phosphate cement, and to explore its osteoinductive biological property. METHODS: Calcium phosphate cement served as control group, and lithium chloride/calcium phosphate cement containing different lithium content as experimental groups. The setting time and compressive strength of bone cement in each group were detected, and the microstructure of the material surface observed under scanning electron microscopy. Bone cement and MC3T3-E1 cells were co-cultured in vitro, and the growth and adhesion morphology of MC3T3-E1 cells on the surface of bone cement were observed under the scanning electron microscope. Effect of bone cement extracts on cell proliferation was determined through MTT assay, and alkaline phosphatase kit used for determining alkaline phosphatase activity. RESULTS AND CONCLUSION: Lithium chloride/calcium phosphate cement had the same physicochemical properties to the calcium phosphate cement. Initial and final setting time, compressive strength and morphology of bone cement had no significant differences among groups. MC3T3-E1 cells grew and adhered well on the material surface. Results of MTT assay showed that compared with the calcium phosphate cement, the lithium chloride/calcium phosphate cement was better to improve osteoblast proliferation in vitro. In addition, the alkaline phosphatase activity in MC3T3-E1 cells was higher in experimental groups than the control group. These findings indicate that lithium chloride/calcium phosphate cement can maintain good physicochemical properties, and release lithium ions to promote bone formation.       

Effects on articular cartilage of subchondral replacement with polymethylmethacrylate and calcium phosphate cement.

Bone defects were created in rabbit medial femoral condyle in a model where subchondral bone was completely removed or about 2 mm of subchondral bone was maintained. Groups without augmentation and augmented with autogenous bone, polymethylmethacrylate, or calcium phosphate cement were sacrificed at 3, 12, and 24 weeks for evaluation of articular cartilage and observation of bone formation. In the model in which subchondral bone was completely removed, collapse of the subchondral bone together with exfoliation and prolapse of cartilage developed early in all cases. In the model in which 2 mm of subchondral bone was maintained, degeneration of articular cartilage developed at 12 weeks in the group augmented with polymethylmethacrylate, showing a significant difference when compared to the contralateral untreated control group. The group augmented with calcium phosphate cement did not demonstrate any evident difference from the control group. Mechanical properties after subchondral replacement did not differ between the groups augmented with polymethylmethacrylate and calcium phosphate cement, although calcium phosphate cement was considered histologically superior. Calcium phosphate cement was a reliable subchondral replacement material when the bone defect is adjacent to the articular cartilage.     

Production of TNF-alpha and bone resorbing activity by macrophages in response to different types of bone cement particles

We have compared the capacity of clinically relevant wear debris from seven different cement types to activate macrophages to produce TNF-alpha, IL-1beta, IL-6 and bone resorbing activity in vitro. The bone cements were: CMW 1 original (PMMA only); CMW 1RO (1 microm BaSO4; 9.2%); CMW copolymer bone cement 1 (10 microm BaSO4; 10%); CMW copolymer bone cement 2 (1 microm BaSO4; 10%); Palacos R (10 microm ZrO2; 15.6%); CMW Calcium phosphate cement 20% (10 microm tri-calcium phosphate; 20%) and CMW calcium phosphate cement 30% (10 microm tri-calcium phosphate; 30%). Cement debris was produced aseptically using a simple configuration wear test. The majority of particles were in the size range 0.1-0.5 microm for each cement type. The cement particles were co-cultured with the U937 macrophage cell line at ratios of 10 and 100 microm3 particle volumes to macrophage cell numbers for 24 h. At the 10:1 ratio the particles had no effect on the cells. At the 100:1 ratio, the major cytokine produced was TNF-alpha and there were no statistical differences between the different types of cement debris. The bone resorption activity of the co-culture supernatants was significantly greater than the control (U937 cells without particles) for particles of CMW 1RO, CMW copolymer bone cement 1, CMW copolymer bone cement 2 and Palacos R (P < 0.05, ANOVA). However there were no statistical differences between the levels of bone resoprtion evoked by these four cement types. The CMW1 original and CMW calcium phosphate containing cements failed to induce the macrophages to elaborate bone resorption activity at the 100:1 ratio. These data suggest that the addition of radio-opaque additives to bone cement may increase the capacity of the debris to induce osteolysis.     

双相钙磷生物陶瓷/硫酸钙骨水泥多孔三维支架的生物性能

背景：随着组织工程技术的发展,多孔生物陶瓷被越来越多的运用到骨缺损的修复中,当前的研究主要集中在这种生物陶瓷的合成及其各项性能的评价。 目的：研究一种新型骨水泥的制备方法并测定其理化性能及与成骨细胞的生物相容性。 方法：共沉淀法制备双相钙磷生物陶瓷粉体,利用胶体团聚成颗粒,烧结后得到颗粒状、多孔羟基磷灰石/磷酸三钙生物陶瓷,并按不同比例与高纯度医用半水硫酸钙混合制备钙磷陶瓷/硫酸钙骨水泥。 结果与结论：X射线衍射证实合成物质为双相钙磷陶瓷,颗粒状双相钙磷陶瓷具有多孔网状结构,骨水泥在   3 min内保持可塑状态,固化时间为15 min,固化温度为36.5 ℃,压缩强度最高为5.82 MPa,MTT毒性级为0级,成骨细胞在材料表面生长良好。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：