煅烧与冻干制备去抗原异种骨支架材料的性能

背景：异种骨因其结构及生物特性与人体骨相似,经理化处理后抗原性降低,具有多孔结构,并且来源丰富、可以长期保存等特点,被认为是解决自体骨与异体骨来源不足的有效方法。 目的：比较2种不同处理方法处理后去抗原异种松质骨支架材料的各项理化特性。 方法：将经过化学方法处理的羊松质骨放入马弗炉中,在1 000 ℃高温下煅烧2 h制备成煅烧骨,将另一组经过化学处理的羊松质骨放入-80 ℃冰箱中冷冻4周,然后在真空仪器中干燥制备成冻干骨,将经过超纯水冲洗干净的羊松质骨当做对照组。 结果与结论：3组样品均保留与人体骨组织类似的多孔三维结构,通过微观观察,它们的框架保存完整,有较小的孔隙(55-650 μm)和较高的孔隙率(65%-80%),煅烧后的支架材料韧性降低而脆性明显增加,冷冻干燥处理后力学性能则下降不大,经过衍射分析仪测定它们的主要成分为羟基磷灰石,但煅烧组中还含有少量的β-磷酸三钙,而能谱分析则证实3组的钙磷含量比均接近人体的钙磷比。结果提示经过这两种方法处理的松质骨与人体骨组织结构相似,其中各主要元素的含量比也与人体接近,而且具有足够小的孔隙和较高的孔隙率,但是煅烧处理对支架材料的力学性能影响比较大,而经过冷冻干燥处理力学性能下降不大但无法完全去除材料中的抗原成分,它们基本能达到骨组织工程支架材料的基本要求。 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：     

三种去抗原异种松质骨材料生物相容性的比较CSCD

背景:经过一系列理化处理去抗原后的异种骨支架材料,其形态与结构类似于人体骨组织。目的:检测3种不同方法制备去抗原异种骨支架材料的生物相容性。方法:将经过物理、化学及物理联合化学方法制备的去抗原异种骨支架与羟基磷灰石生物陶瓷4组材料分别植入裸鼠背部皮下组织,术后4,8,12周行组织学观察。以经过物理、化学及物理联合化学方法制备的去抗原异种骨支架材料浸提液分别培养羊骨髓间充质干细胞7d,观察细胞黏附、生长、增殖及基质分泌情况。结果与结论:术后4周时,4组材料周围均有较强的炎症反应;术后12周时,物理及物理联合化学制备的去抗原异种骨支架和羟基磷灰石生物陶瓷材料孔隙内及周围组织炎症反应基本消失,极少量炎症细胞存在,材料降解较术后8周时多。化学制备的去抗原异种骨支架材料孔隙内及周围组织炎症反应仍存在;表明物理及物理联合化学制备的去抗原异种骨支架具有良好的组织相容性。羟基磷灰石生物陶瓷和物理联合化学法制备的去抗原异种骨支架材料周围有少量成骨细胞规则排列,并可见少量成骨,表明有异位成骨的趋势。经过物理或物理联合化学方法去除抗原的异种骨支架材料具有良好的细胞相容性;单纯经过化学方法处理的异种骨材料细胞相容性较差,不符合生物材料安全性标准。     

物理联合化学或化学方法处理去抗原异种松质骨支架与骨髓间充质干细胞的细胞相容性**

背景：研究证明去抗原异种松质骨支架具有良好的理化性能和三维立体多孔结构,但应用于临床还需要考虑其安全性和生物相容性。 目的：比较物理联合化学及化学方法处理去抗原异种松质骨支架与羊骨髓间充质干细胞的细胞相容性。 方法：用梯度密度离心法分离培养羊骨髓间充质干细胞,四甲基偶氮唑盐比色法检测物理联合化学及化学方法处理去抗原异种松质骨支架材料对骨髓间充质干细胞增殖的影响。取第3代骨髓间充质干细胞,接种在两种支架上共同培养,倒置相差显微镜和扫描电镜观察细胞在两种支架材料上的形态、黏附、生长和增殖情况。 结果与结论：物理联合化学组细胞毒性为0或1级,细胞能在材料上良好地黏附、增殖、生长,细胞活性未受到支架材料的影响。化学组细胞毒性为3级,细胞在材料上生长受到抑制,支架孔隙内无细胞黏附。提示经过物理联合化学处理的去抗原异种松质骨支架材料与羊骨髓间充质干细胞具有良好的生物相容性;单纯经过化学处理的支架材料生物相容性较差,不符合生物材料安全性标准。     

异种生物衍生骨支架材料的制备及性能

背景：异种骨来源丰富,价格低廉,处理相对简单容易,处理后骨支架保留原有骨的微结构,具有良好的促成骨、骨传导及骨诱导活性。 目的：检测自制生物衍生骨支架材料的理化性质及体外细胞相容性。 方法：通过脱蛋白、脱脂、脱钙,深低温冻存制备猪源性松质骨支架材料。组织学检测松质骨处理前后的变化,扫描电镜观察材料结构及计算孔隙直径,采用液体置换法检测支架材料的孔隙率,体外降解速度,能谱分析及体外复合兔骨髓间充质干细胞的细胞相容性。 结果与结论：处理后的松质骨支架材料具有三维多孔结构,孔隙直径150.8-306.7 μm,孔隙率84.5%-89.7%。材料在前6周降解速度稍慢,6周后材料降解率曲线基本呈线性且降解速度明显加快,10周时材料接近完全降解,降解率达92.8%。松质骨支架材料孔隙大小适合骨髓间充质干细胞的黏附和增殖。表明生物衍生骨支架材料性能良好,细胞相容性良好,适用于构建组织工程骨。     

同种异体松质骨支架材料的制备及理化特性

背景：同种异体脱脂、脱蛋白松质骨具有与受体相同的三维立体结构,力学性能稳定,排异反应弱,细胞相容性好等独特的生物学性能。 目的：通过理化方法制备同种异体脱脂、脱蛋白松质骨支架材料,分析其理化特性。 方法：剥离兔髂骨10对,制作成约1.0 cm×0.8 cm×0.1 cm的骨条,经脱脂、脱蛋白、深低温冷冻处理制备骨支架材料,检测其生物化学性能。测定支架材料与骨髓间充质干细胞的黏附率;将支架植入同种属动物体内,观察其组织相容性、免疫反应。 结果与结论：同种异体脱脂、脱蛋白松质骨支架材料保留了天然骨组织的网状孔隙结构,孔隙率为(80.23±5.65)%,孔径最大为(318.11±17.51) μm,最小为(209.37±11.33) μm。骨髓间充质干细胞不仅能与支架黏附,而且能在支架上分裂、增殖。兔体内植入6周后支架周围界面未引起明显的炎症和排斥反应,并形成少量骨样组织。说明脱脂、脱蛋白松质骨支架具有适宜的三维多孔结构,与种子细胞黏附率高,有良好的生物相容性和细胞-材料界面作用;同时有一定的成骨作用。     

骨髓基质干细胞复合煅烧骨的皮下成骨

背景：研究证明骨髓基质干细胞与煅烧骨支架材料结合后可形成组织工程化骨,但在动物体内的生物相容性及皮下诱导成骨的能力国内报道较少。 目的：观察骨髓基质细胞复合异种煅烧骨植入BALB/c裸鼠背部皮下的成骨性能及煅烧骨材料作为组织工程骨支架材料的可行性。 方法：选用经脱脂及脱蛋白处理后高温煅烧形成的骨支架材料与梯度密度离心法分离培养至第3代的羊骨髓基质干细胞构建细胞-煅烧骨复合物植入BALB/c裸鼠背部皮下,选同期对侧背部皮下植入单纯煅烧骨为对照组。 结果与结论：煅烧后的松质骨块为白垩色,表面呈蜂窝状多孔结构,保留了天然松质骨的多孔状空间结构。骨小梁结构完整,孔隙相互连通。骨髓基质干细胞接种到煅烧骨后24 h可见大量细胞黏附于支架上,7 d后细胞分泌大量细胞外基质,细胞与基质分界不清,细胞能在材料上良好地黏附、增殖与生长,细胞活性未受到支架材料的影响。植入4周后,两组均可见煅烧骨边缘出现少量残片,细胞-煅烧骨复合物组煅烧骨孔隙周边可发现骨细胞,对照组煅烧骨表面可见纤维结缔组织包绕。植入后8周,两组均可见到煅烧骨部分降解为片状类骨质,周围有成纤维细胞包绕,排列紧密,形态多样,细胞-煅烧骨复合物组煅烧骨孔隙内可见煅烧骨表面有排列成行的成骨细胞,孔隙间有散在淋巴细胞浸润。对照组标本可见孔隙内有大量结缔组织长入,未见明显成骨迹象。结果说明,经高温煅烧后的松质骨材料,具有良好的生物相容性和生物安全性,可作为骨髓基质干细胞的良好载体,复合后植入体内能够诱导新生骨组织形成,可作为骨缺损组织工程修复的支架材料。     

脱蛋白松质骨作为异种骨移植材料的修复作用

背景：采用脱蛋白处理后的松质骨可见大小不等、相互交通、开放孔隙的网架结构,其无机成分为羟基磷灰石,有机成分为胶原,力学性能保存良好,有良好的细胞相容性,可能是一种新型骨移植材料。 目的：介绍异种脱蛋白松质骨作为骨组织工程载体的性能,以及其用于骨融合的作用。 方法：分别以“异种脱蛋白松质骨、骨融合、载体”,为检索词,应用计算机检索重庆维普(VIP)期刊全文数据库及Pubmed 数据库1998-01/2009-12有关文章,排除与研究目的无关和内容重复者,保留33篇文献做进一步分析。 结果与结论：动物骨均有相似的生物材料结构和造型,较人工合成材料骨具有极好的细胞贴附性和细胞生长增殖环境。但由于异种骨移植时种属间的抗原差异,存在剧烈的免疫排斥反应,骨组织兼容性差,关键问题是植入体内免疫问题。如能克服免疫原性,异种脱蛋白松质骨是一种良好的组织工程骨载体材料,可为再血管化和成骨细胞的分化提供一个稳定的环境。     

异种脱蛋白松质骨支架体内移植后血清T细胞亚群的变化

背景：研究提示异种脱蛋白松质骨可能成为一种极有实用价值的骨组织工程支架材料,但仍缺少细胞生物学及免疫学论证。 目的：脱蛋白法制备骨组织工程用的异种松质骨支架,探讨其山羊体内移植后免疫学性能。 方法：成年猪股骨远端松质骨,采用逐级脱蛋白方法去除异种骨中的抗原性成分。取6~8月龄雄性山羊8只随机分成2组,实验组双侧3、4横突间各植入脱蛋白松质骨2块。对照组植入相同数量未经处理新鲜松质骨。 结果与结论：采用脱蛋白处理后的猪松质骨光镜下可见骨孔内无细胞、神经、血管和嗜酸性物质染色。脱蛋白松质骨中胶原类氨基酸含量高,与新鲜松质骨相比无明显差异,而酪氨酸、色氨酸和半光氨酸波峰消失。新鲜松质骨氨基酸含量为19.89%,脱蛋白松质骨氨基酸含量为18.06%。脱蛋白松质骨植入后各时间点CD3⁺、CD4⁺、CD8⁺、CD28⁺水平与植入前相比基本保持一致,植入4周后局部抗原免疫组织化学未见阳性表达。提示经脱蛋白处理后异种松质骨低免疫原性,植入体内后没有特异性抗体产生,具有良好的组织相容性。     

新型组织工程椎间盘纤维环支架的制备与性能检测

背景：以组织工程技术修复退变椎间盘,目前的研究多集中在如何修复摘除的髓核组织,然而髓核组织工程方法无法完整重建椎间盘的结构和功能,所以相应的纤维环组织工程被认为是组织工程椎间盘治疗策略的主要限制因素之一。 目的：制备天然猪脱细胞脱钙骨基质明胶,并验证其作为组织工程椎间盘纤维支架的可行性。 方法：取猪股骨近端松质骨,用环钻钻取直径10 mm、内径5 mm、厚3 mm的中空环状骨,高压水枪冲洗,进行脱脂、脱钙、脱细胞等相关处理,制成环状的支架材料。对材料进行大体、组织学、光镜、扫描电镜观察,并对支架的吸水率、孔隙率、生物力学参数等进行检测。分离培养犬骨髓间充质干细胞,采用MTT法分析支架浸提液毒性。 结果与结论：支架为乳白色,中空环状,质地柔软的多孔结构。苏木精-伊红染色示组织无细胞结构残留。光镜及扫描电镜示支架孔隙均匀,孔隙相通,平均孔径为(401.4±13.1) μm,孔隙率为(62.12±1.52)%,吸水率为(409.77±11.34)%。生物力学结果示支架的弹性模量为(47.75±6.32) kPa。MTT法显示不同浓度支架浸提液与对照 DMEM 培养液吸光度值比较,差异无显著性意义(P > 0.05),支架无细胞毒性。提示猪脱细胞脱钙骨基质明胶去细胞彻底,具有良好的孔径、孔隙率及生物力学强度,并且无毒,具备良好的生物相容性,可作为组织工程椎间盘纤维环支架材料。     

松质骨支架的制备及结构特征观察

目的研究猪松质骨支架结构特征。方法采用物理化学方法对猪松质骨进行处理得到猪松质骨支架,采用扫描电子显微镜(SEM)观察材料的结构、图像分析测量孔径,液体静力称重法测量材料的孔隙率,DDW-100型万能实验机进行材料抗压测试。结果猪松质骨支架外观呈乳白色、透光、无异味,维持原有形态并有一定的强度;骨块呈蜂窝状多孔结构,表面孔隙与深层孔隙相连通;扫描电镜观察材料表现为三维多孔网状结构,孔隙均匀且孔隙相互连通;孔径为(387.54±21.60)μm,孔隙率为78.26%±2.01%,最大抗压强度和抗压力分别为25MPa和12N。结论猪松质骨支架具有骨组织工程支架材料结构特征。     

去抗原异种松质骨复合骨髓基质干细胞修复骨缺损

目的研制理想的能够修复骨缺损的骨材料,为其在骨缺损修复领域中的临床应用提供实验依据。方法体外扩增诱导兔骨髓基质干细胞,将其与去抗原异种松质骨复合培养。造成兔桡骨中段10mm骨缺损模型,分复合细胞组、单纯材料组、空白对照组。通过大体观察、放射学检查、组织学检查观察骨缺损的修复情况。结果去抗原异种松质骨复合骨髓基质干细胞修复兔桡骨缺损,12周时缺损区完全被新骨代替,骨髓腔完全通畅,优于单纯材料组的修复效果,单纯材料组优于空白对照组。结论去抗原异种松质骨具有良好的成骨能力,有可能成为理想的骨支架材料。     

异种去抗原松质骨成骨效能的实验研究

 目的：研究异种去抗原松质骨与基因重组人骨形成蛋白2 (recombinant human bone morphogenetic protein 2, rhBMP-2)复合后的生物相容性和成骨效能。方法：28只新西兰大白兔28处颌骨缺损完全随机分为3组：异种去抗原松质骨/rhBMP-2组（A组）、异种去抗原松质骨组（B组）和空白对照组（C组）。A组和B组每组12处骨缺损,于4、8和12周分别进行大体观察、X线检查、HE染色和新生骨量测定;C组共4处骨缺损于12周时进行大体观察、X线检查和HE染色。结果：X线显示,随着时间的增长,2组的植入骨逐渐降解吸收,由自体骨替代,A组较B组显著;C组12周时无法完成愈合。骨密度测量显示,随着时间的增长,A和B组的骨密度值增加,2组之间存在显著差异（P<0.05）。HE染色可见A组的新生血管、纤维组织和新生骨均较B组多;植入骨降解速度快于B组;A组新生骨面积大于B组（P<0.05）。结论：异种去抗原松质骨是rhBMP-2的良好载体;异种去抗原松质骨/rhBMP-2复合材料能持续成骨,可加速骨缺损修复的速度,是一种较好的骨修复材料。     

异种去蛋白松质骨复合骨髓间充质干细胞修复骨缺损的组织学变化

背景：目前应用各种人造支架复合细胞修复骨缺损研究很多,但是各种人造支架都没有骨的天然结构,所以修复效果不够理想。 目的：将大鼠骨髓间充质干细胞接种到异种去蛋白松质骨上,移植修复大鼠股骨节段性缺损,以体内修复效果来评价复合体应用前景。 方法：分离培养大鼠骨髓间充质干细胞并进行扩增,用BrdU体外进行标记。同时制备牛去蛋白松质骨,在体外与标记后的细胞复合。制备大鼠双侧股骨中段5 mm缺损模型,实验分成3组,缺损处分别移植骨髓间充质干细胞/去蛋白松质骨复合体、单纯去蛋白松质骨及单纯骨髓间充质干细胞。 结果与结论：BrdU免疫染色结果显示,在各组细胞均呈阳性表达,但随着移植时间的延长而减弱。X射线放射学评分及苏木精-伊红染色组织学评分结果显示,各时间段复合体组成骨效果均好于其他组。复合体组Ⅰ型胶原蛋白表达随着时间的延长有明显增强,强于其他组。提示骨髓间充质干细胞复合异种去蛋白松质骨的成骨能力明显强于单纯的支架修复能力,单纯的骨髓间充质干细胞虽然有成骨能力,但不能修复节段性骨缺损。     

鹿脱蛋白松质骨的生物相容性

背景：经过脱蛋白去抗原处理的异种松质骨作为骨移植材料,具有天然的多孔结构、可塑性及一定的机械强度。 目的：观察鹿脱蛋白松质骨的生物相容性。 方法：①热源实验与急性毒性实验：将鹿新鲜骨、脱蛋白松质骨及深低温冻干脱蛋白松质骨浸提液分别注入家兔耳缘静脉与小鼠腹腔。②溶血实验：将兔血混悬液分别加入鹿新鲜骨、脱蛋白松质骨、深低温冻干脱蛋白松质骨、碳酸钠(阳性对照)、生理盐水(阴性对照)中。③凝血实验：将鹿新鲜骨、脱蛋白松质骨及深低温冻干脱蛋白松质骨分别加入兔正常混合血浆中。④肌袋实验：在小鼠大腿肌袋处分别植入新鲜鹿骨、鹿脱蛋白松质骨及深低温冻干脱蛋白松质骨。 结果与结论：鹿脱蛋白松质骨及深低温冻干鹿脱蛋白松质骨无热源反应,未引起毒性、溶血及凝血反应,植入小鼠肌肉内后未发生排斥反应。新鲜鹿骨6种实验有轻度异常,但无动物死亡。表明鹿脱蛋白松质骨及深低温冻干鹿脱蛋白松质骨具有良好的生物相容性。     

Increased new bone formation with a surface magnesium-incorporated deproteinized porcine bone substitute in rabbit calvarial defects

This study investigated the effects of magnesium ion (Mg) incorporation into the surface of deproteinized porcine cancellous bone in the bone healing of rabbit calvarial defects with the expectation of utilizing the integrin-ligand binding enhancement effect of Mg, and compared its bone healing capacity with that of untreated porcine cancellous bone and deproteinized bovine bone (Bio-Oss). Hydrothermal treatment was performed to produce Mg-incorporated porcine bone using an alkaline Mg-containing solution. The surface morphology and chemical composition of the samples were investigated using scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectrometry, and X-ray photoelectron spectroscopy. Defects 7 mm in diameter were created in the calvaria of 14 adult male New Zealand White rabbits and were filled with (1) untreated porcine bone (PB), (2) Bio-Oss, and (3) Mg-containing porcine bone (MG). The percentage of newly formed bone (NB%) was evaluated histomorphometrically at 2 and 4 weeks after implantation. Hydrothermal treatment resulted in a Mg-containing surface in porcine bone covered with nanostructures ~100 nm in size. The MG group supported better new bone formation compared with the other groups. Osteoconductive new bone formation was observed in the central defect area in the MG group at an early healing time-point. Histomorphometric analysis revealed significantly greater NB% in the MG group when compared with the untreated PB and Bio-Oss groups at 4 weeks (p < 0.05). The Mg-incorporated porcine bone with surface nanostructures achieved rapid new bone formation in the osseous defects of rabbit calvaria compared with untreated xenografts of porcine and bovine origin.