原位生长纳米羟基磷灰石晶须增强β-磷酸三钙多孔支架的生物安全性

背景：通过纳米羟基磷灰石原位生长明显提高了磷酸钙支架的强度与韧性。 目的：体外评价纳米羟基磷灰石晶须/β-磷酸三钙(nHAW/β-TCP)作为人工骨支架材料的生物相容性。 方法：急性全身毒性试验：30只小白鼠随机分为静脉实验组,腹腔实验组和对照组,分别注射浸提液及生理盐水,24,48,72 h观察动物的一般状态。溶血试验：材料浸提液与稀释人鲜血混合观察红细胞溶解情况,545 nm下检测A值计算溶血率;致敏试验：16只豚鼠随机分为实验组、阴性对照组和阳性对照组,每只豚鼠脊柱两侧皮内注射等体积nHAW/β-TCP支架材料浸提液、生理盐水及二硝基氟苯。于注射后即刻和24,48,72 h观察局部皮肤反应。细胞毒性试验：材料浸提液培养细胞进行细胞形态大体观察,采用CCK-8法观察细胞活性。 结果与结论：急性全身毒性试验：人工骨浸提液静脉及腹腔注射后不引起小鼠呼吸、进食改变或死亡,体质量稳定。溶血试验：nHAW/β-TCP的溶血率小于ISO规定的5%,可认为这种材料无溶血作用。致敏试验：豚鼠皮内注射后未出现过敏反应。细胞毒性试验：CCK-8细胞毒性试验显示不同浓度人工骨浸提液的细胞毒性为0级。提示nHAW/β-TCP复合支架不引起全身毒性反应、溶血反应和过敏反应,且无细胞毒性,生物相容性良好,符合组织工程人工骨支架材料的应用要求。     

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。     

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。     

氟转化涂层镁合金材料与诱导后人骨髓间充质干细胞的相容性*

背景：氟转化涂层的AZ31B镁合金和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金是中科院金属研究所新研制的镁合金,是否具有良好的生物相容性尚不确切。 目的：以诱导的人骨髓间充质细胞作为检测细胞,评价氟转化涂层的AZ31B镁合金和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金材料的细胞相容性。 方法：实验分为镁合金AZ31B组,氟转化涂层的AZ31B镁合金组和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金组。以诱导的人骨髓间充质细胞作为检测细胞,分别取3种材料浸提液进行体外细胞相容性实验。 结果与结论：氟转化涂层的AZ31B镁合金和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金材料细胞毒性分级均为1级,镁合金AZ31B材料细胞毒性分级为2级。提示氟转化涂层的AZ31B镁合金和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金材料生物相容性优于未经处理镁合金AZ31B材料。     

人工骨联合骨髓间充质干细胞修复兔股骨头坏死

背景：骨髓间充质干细胞具有自我增殖能力和分化多潜能性,β-磷酸三钙陶瓷人工骨具有良好的细胞亲和力及良好的生物相容性,是治疗股骨头坏死的热点。 目的：观察骨髓间充质干细胞联合β-磷酸三钙对兔股骨头坏死的修复作用。 方法：抽取兔自体骨髓并分离和培养骨髓间充质干细胞,扩增至3代后与β-磷酸三钙复合;24只兔建立双侧股骨头坏死动物模型,48侧股骨头随机分为3组,空白组制作缺损而不填充任何材料;β-磷酸三钙组单纯填充β-磷酸三钙;复合组填充β-磷酸三钙和骨髓间充质干细胞的复合材料。 结果与结论：修复后8周复合组成骨细胞较多,新生骨小梁相互连接成片;β-磷酸三钙组骨量少,部分纤维组织填充;空白组缺损区靠近宿主骨区域可见少许软骨细胞及软骨组织,纤维组织较多。修复后4,8周复合组骨缺损平均阻射密度较β-磷酸三钙组、空白组增高(P < 0.05);β-磷酸三钙组与空白组相比差异无显著性意义(P > 0.05)。采用Lane-Sandhu法评分标准,4,8周复合组骨小梁面积均高于β-磷酸三钙组及空白组(P < 0.05)。提示骨髓间充质干细胞有较强的成骨作用,有助于股骨头坏死缺损的修复。     

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。     

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。     

磷酸三钙陶瓷材料形状对大鼠体内成血管化的影响

背景：组织工程人工骨支架材料的大体和微观结构可加速血管化进程。 目的：观察不同形状β-磷酸三钙陶瓷骨在体内的血管化程度,探索载体材料形状对体内血管化的影响。 方法：将柱状和管状两种β-磷酸三钙陶瓷骨材料分别植入SD大鼠两侧腰背筋膜下。 结果与结论：①同位素扫描结果：术后第3,6,12周,管状β-磷酸三钙陶瓷骨材料放射性核素骨显影放射性计数明显高于柱状β-磷酸三钙陶瓷骨材料(P < 0.05),并且随着时间的延长,两组放射性核素骨显影放射性计数均呈上升趋势。②扫描电镜观察结果：第3周时,材料外形保持良好,宿主纤维组织和血管由材料外周向内生长;术后6周时,管状材料内小血管增生活跃,且分布比较均匀,柱状材料血管增生主要集中在外周部分;术后12周时,两组材料血管化程度更高,管状材料外周及中心部位均可见较为成熟的纤维组织和丰富血管网,但柱状材料纤维组织和血管主要集中在外周部分,中轴部分较少。表明管状三维结构β-磷酸三钙陶瓷骨材料较柱状材料更利于体内血管化。     

干燥脱水保存鸵鸟脱细胞角膜基质载体材料的细胞毒性

背景：陕西省眼科研究所通过前期研究发现鸵鸟角膜具有开发成为人角膜材料替代品的优势。 目的：判断鸵鸟角膜基质支架材料对细胞的潜在毒性作用。 方法：采用细胞培养方法,将干燥脱水法保存的鸵鸟脱细胞角膜基质载体支架制备成浸提液与L-929细胞共同培养,采用MTT比色法评价其作用1,2,3 d,对细胞生长和增殖的影响。 结果与结论：干燥脱水法保存的鸵鸟脱细胞角膜基质载体支架浸提液组培养1,3,5 d,对实验细胞毒性反应级别均为1级。参照《中华人民共和国国家标准GB/T16886.5-2003》进行细胞毒性试验,供试品组见少量细胞呈圆形,疏松贴壁,无胞浆内颗粒,偶见细胞溶解。结合MTT法分析结果表明,采用干燥脱水法保存鸵鸟脱细胞角膜基质载体材料,细胞毒性为1级,为合格材料。     

无机纳米粒子掺杂生物活性碳纳米纤维的制备及性能评价

背景：已有研究表明向生物惰性碳纳米纤维中引入具有成骨活性的β-磷酸三钙纳米粒子,可显著提高碳纳米纤维的生物活性,而某些二价离子掺杂的β-磷酸三钙也被报道能够促进新骨的生成。 目的：考察适量锌离子、镁离子的引入对β-磷酸三钙@碳纳米纤维材料形貌及成骨活性的影响。 方法：以聚丙烯腈、磷酸三乙酯、硝酸钙、硝酸锌、硝酸镁等为原料,采用溶胶-凝胶、静电纺丝与原位烧结碳化相结合的方法制备锌或镁离子掺杂的β-磷酸三钙@碳纳米纤维材料。将所得复合纳米纤维材料及未掺杂锌或镁离子掺杂的β-磷酸三钙@碳纳米纤维与成骨细胞MC3T3-E1体外共培养,观察细胞的黏附、增殖和形态变化。 结果与结论：β-磷酸三钙@碳纳米纤维形貌均匀,表面可见直径为数十纳米的无机粒子均匀分布,锌或镁离子的引入对纤维形貌无明显影响;复合纤维主要由碳元素组成,钙、锌、镁元素等均匀分布于纤维中,且各元素相对含量与投料比相符。与未掺杂锌或镁离子的β-磷酸三钙@碳纳米纤维相比,MC3T3-E1成骨细胞更易在锌或镁离子掺杂的β-磷酸三钙@碳纳米纤维材料表面黏附,细胞增殖和铺展状态也更好。表明在β-磷酸三钙@碳纳米纤维的基础上,引入锌或镁离子掺杂,能进一步提高材料的细胞相容性及生物活性。     

羟基磷灰石涂层钛合金材料生物相容性研究初探

目的探讨一种新型的代骨材料--羟基磷灰石涂层的钛合金材料的生物相容性。方法制备羟基磷灰石涂层钛合金材料浸提液后,采用细胞毒性实验以观察实验样品浸提液对L929小鼠成纤维细胞的毒性反应;通过对小鼠尾静脉及腹腔注射试验样品浸提液后,观察其对小鼠的急性全身毒性反应;Ames实验及迟发型超敏反应实验对其遗传毒性及致敏性进行安全性评价。结果羟基磷灰石涂层钛合金材料浸提液对L929小鼠成纤维细胞的相对增殖率(RGR)为96.9%,细胞毒性反应为1级,无细胞毒性反应;对小鼠亦无明显的急性全身毒性作用,实验样品组与阴性对照组动物体质量差异无统计学意义(P0.05);遗传毒性Ames实验表明,在活化与非活化条件下,该材料浸提液对鼠伤寒沙门氏菌株的回变菌落数与对照组比均未增加2倍,对该菌株无诱变性;迟发型超敏反应实验显示,该材料浸提液无潜在的皮肤接触致敏性。结论羟基磷灰石涂层的钛合金材料具有良好的生物相容性。     

Genipin-crosslinked polyvinyl alcohol/silk fibroin/nano-hydroxyapatite hydrogel for fabrication of artificial cornea scaffolds—a novel approach to corneal tissue engineering

Abstract

Design of artificial corneal scaffolds substitute is crucial for replacement of impaired cornea. In this paper, porous polyvinyl alcohol/silk fibroin/nano-hydroxyapatite (PVA/SF/n-HA) composite hydrogel was prepared via the genipin (GP) cross-linking, the pore diameter of the hydrogel ranged from 8.138?nm and 90.269?nm, and the physical and physiological function of hydrogel were investigated. The resulting hydrogel exhibited favourable physical properties. With the GP content increasing, the structural regularity of PVA/SF/n-HA composite hydrogel was enhanced and the thermal stability was improved. The moisture content was slightly decreased and generally maintained at approximately 70%. The tensile strength was heightened up to 0.64?MPa, while the breaking elongation was decreased slightly. Moreover, the biofunction was investigated. The in vitro degradation test demonstrated that with the addition of GP, the stability of the composite hydrogels in protease XIV solution was promoted and the three-dimensional porosity structure of composite hydrogels was maintained as ever. And the human corneal fibroblasts (HCFs) were employed to examine the cells cytotoxicity of the PVA/SF/n-HA composite hydrogels with different GP content by CCK-8 assay. Based on confocal laser scanning microscope (CLSM) and scanning electron microscope (SEM), HCFs had individually commendable adhesion and proliferation on PVA/n-HA/SF composite hydrogel. HCFs proliferated and grew into the pores of composite hydrogel. The results of biocompatibility experiments of composite hydrogel suggested that it was no acute toxicity, in vitro cytotoxicity was 0 or 1 grade. Overall, results from this paper, PVA/n-HA/SF composite hydrogel was a qualified medical material which conformed to the national standard, could be a promising alternative for artificial cornea scaffold material—a novel approach to corneal tissue engineering.     

可注射聚富马酸丙二醇酯/β-磷酸三钙骨水泥的体外生物活性及其降解性

BACKGROUND: Poly(propylene fumarate) (PPF) can crosslink at room temperature, and β-tricalcium phosphate (β-TCP) has good biocompatibility, but PPF/β-TCP composite bone cement has not yet been systematically studied. OBJECTIVE: To prepare PPF/β-TCP composite bone cement and to explore its in vitro bioactivity and degradability. METHODS: β-TCP and PPF were respectively synthesized by liquid-phase precipitation and a two-step method, and PPF/β-TCP composite bone cement was prepared through mixing PPF with β-TCP. The    in vitro bioactivity of PPF/β-TCP was compared with the commercial poly(methyl methacrylate) (PMMA) through the ability of forming hydroxyapatite after immersed in simulated body fluid for 7 days. The in vitro degradability of PPF/β-TCP was studied via investigating the transformation of pH values, water uptake and mass loss, compressive strength and morphology at each time point. RESULTS AND CONCLUSION: There were hydroxyapatites formed on the PPF/β-TCP material, but none on the commercial PMMA material. The pH values of the PPF/β-TCP were stable in PBS for 63 days, indicating its degradation is moderate; the mass loss was up to 13.5% after 84 days. Scanning electron microscope displayed the degraded PPF/β-TCP surface, and its compressive strength was decreased gradually, which good for the integrity and sustainability of mechanical properties during degradation. These results suggest that PPF/β-TCP bone cement holds mineralization and degradability in vitro.     

聚乳酸-乙醇酸复合中药自然铜活性骨修复支架生物学评价

目的评价新型骨修复材料聚乳酸-乙醇酸复合中药自然铜活性骨修复支架的生物安全性。方法根据医疗器械生物学评价标准的要求,选取了溶血试验、细胞毒性试验、遗传毒性试验、刺激与致敏试验、全身毒性试验、植入试验等,全方位评价该新型材料的生物安全性。结果聚乳酸-乙醇酸复合中药自然铜活性骨修复支架的血液相容性良好,无全身毒性和细胞毒性,未发现短期遗传毒性,无皮肤刺激和致敏作用,材料植入骨后周围组织反应正常,骨修复情况良好。结论聚乳酸-乙醇酸复合中药自然铜活性骨修复支架是一种生物相容性好的骨修复材料,可安全应用于临床。     

Porous nano-hydroxyapatite/poly(vinyl alcohol) composite hydrogel as artificial cornea fringe: characterization and evaluation in vitro

A nano-hydroxyapatite/poly(vinyl alcohol) (n-HA/PVA) composite hydrogel was employed as artificial cornea fringe to improve biocompatibility for the firm fixation between material and surrounding host tissues. The morphology and swelling behavior, as well as mechanical strength of the fringes were characterized. The results showed that the n-HA/PVA fringes had interconnective porous structure, high water content and good mechanical properties. With the aid of cell culture observed by inverted microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and MTT test, it was concluded that PVA hydrogel modified with n-HA can improve biocompatibility and has no negative effects on the corneal fibroblasts in vitro. These findings indicate that the porous n-HA/PVA fringe can allow invasion and proliferation of cells, and can function as a fringe for artificial cornea.     

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。     

β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架复合骨髓基质细胞修复节段性骨缺损

背景：组织工程β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架材料具有良好的生物相容性。 目的：评估骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合体修复兔桡骨大段骨缺损成骨的效果。 方法：取新西兰大白兔40只,建立桡骨双侧大段骨缺损模型,其中35只右侧植入自体骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合物作为实验组,左侧植入β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架材料作为对照组;另5只作为空白对照不作任何处理。植入后4,8,12,16周拍摄X射线片观察骨缺损修复情况。 结果与结论：实验组术后2周可见缺损处有散在的、少量模糊状骨痂生成,术后4周可见明显骨生成影像,成云雾状,均匀分布在骨缺损区,术后8周整个缺损区均可见骨痂生成,成骨现象更加明显,部分髓腔已通,术后12~16周,缺损区已完全被新生骨组织充填,骨髓腔已完全再通,修复区较正常桡骨细,骨缺损修复效果明显优于对照组与空白对照组(P < 0.01)。说明自体骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合移植可较完全修复大节段骨缺损。     

新型仿生人工神经导管诱导犬周围神经再生过程的组织学观察**

背景：前期动物实验已经证明,精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸多肽接枝聚(羟基乙酸-L-赖氨酸-乳酸)/β-磷酸三钙/神经生长因子导管可以修复大鼠坐骨神经10 mm缺损,该材料具有良好的生物相容性和细胞亲和性。 目的：观察精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸多肽接枝聚(羟基乙酸-L-赖氨酸-乳酸)/聚乳酸/β-磷酸三钙/神经生长因子导管诱导犬周围神经再生过程的组织学变化。 方法：取健康成年杂种犬12只,建立30 mm腓总神经缺损模型,用精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸多肽接枝聚(羟基乙酸-L-赖氨酸-乳酸)/聚乳酸/β-磷酸三钙/神经生长因子人工神经导管进行桥接修复。 结果与结论：修复后3个月时在神经远端即可发现新生神经纤维,随着时间的推移,再生神经轴突直径及髓鞘厚度不断增加,9个月时再生神经中可见较多发育成熟的有髓神经纤维。胫骨前肌损伤后出现逐渐萎缩,修复后6,9个月萎缩肌肉逐渐恢复。从组织学角度证实了精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸多肽接枝聚(羟基乙酸-L-赖氨酸-乳酸)/聚乳酸/β-磷酸三钙/神经生长因子导管可修复大动物粗大神经缺损。