纳米双相陶瓷人工骨的成骨及降解

背景：烧结后的纳米羟基磷灰石结晶度很高,在体内很难降解;纳米β-磷酸三钙的降解速度太快,不利于体内生物组织在材料上附着,不利于引导成骨。 目的：观察纳米羟基磷灰石/纳米β-磷酸三钙双相陶瓷人工骨的成骨及降解性能。 方法：将36只青紫蓝兔随机分为实验组、对照组及空白组,制作左侧挠骨缺损模型,实验组与对照组分别植入纳米羟基磷灰石/纳米β-磷酸三钙双相陶瓷人工骨、纳米羟基磷灰石人工骨,空白组不植入任何材料。术后4,8,12周观察成骨和材料降解情况。 结果与结论：①术后12周时X射线：实验组可见材料基本降解,连续性骨痂通过骨缺损部位。对照组材料未见明显降解,骨缺损处有骨痂修复。空白组骨缺损未见修复。②术后12周时组织学观察：实验组材料孔隙内以骨细胞和成骨细胞为主,有少量软骨细胞,出现散乱的骨松质,材料完全降解。对照组材料孔隙内以骨细胞为主,有少量成骨细胞和软骨细胞,材料未见明显降解。空白组可见纤维结缔组织及胶原纤维。③术后12周时扫描电镜观察：实验组材料降解,骨缺损部位被新生骨松质取代。对照组材料未见降解,骨缺损部位大都被新生骨松质取代。空白组无明显骨重建。表明纳米羟基磷灰石/纳米β-磷酸三钙双相陶瓷人工骨具有良好成骨能力及降解性能。     

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。     

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。     

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。     

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。     

以带血管蒂筋膜瓣与人脐带间充质干细胞和重组人骨形成蛋白2构建活性组织工程骨

背景：构建的组织工程骨块植入体内后的存活是骨组织工程面临的一个重大课题,临床上尤其缺少可行性强、可以不经体外长时间构建及预血管化而可一期应用的组织工程骨。 目的：探讨以带血管蒂的筋膜瓣作为膜包裹材料、以人脐带间充质干细胞作为种子细胞,以β-磷酸三钙生物陶瓷作为支架材构建组织工程骨的可行性及加入重组人骨形成蛋白2作为细胞活性因子、Ⅰ型胶原作为细胞活性因子缓释材料后成骨能力的变化。 方法：Wistar大鼠左侧L1~6背部带血管蒂的筋膜瓣包绕由β-磷酸三钙生物陶瓷、人脐带间充质干细胞、重组人骨形成蛋白2、Ⅰ型胶原构建的组织工程骨作为实验侧,右侧带血管蒂的筋膜瓣包绕接种了人脐带间充质干细胞的β-磷酸三钙生物陶瓷作为对照侧。 结果与结论：大鼠实验侧4周时幼稚骨组织连接形成原始层板骨样结构,形成的原始骨组织钙化程度低。8周时,大鼠两侧骨组织均基本成熟。成骨细胞位于骨陷窝中,周围有大量骨基质呈淡紫色,局部可见Ⅰ型胶原存在,有骨髓腔结构出现,但实验侧骨组织成熟度明显高于对照侧。实验侧骨组织哈夫氏小管清晰可见,形成多个骨化中心,骨小梁、骨岛遍布其中,可见成熟板层骨、立方状排列整齐的活性成骨细胞。8周时实验侧骨小梁成熟度高、典型、清晰可见,对照侧骨小梁成熟度稍差。但2组植入物的新骨形成面积接近。提示以带血管蒂的筋膜瓣作为膜包裹材料构建组织工程骨时,重组人骨形成蛋白2及缓释剂Ⅰ型胶原可促进其骨成熟度。     

管状和柱状磷酸三钙陶瓷人工骨修复长骨大段骨缺损的对比研究

为研制理想的、能较快修复长骨大段骨缺损的陶瓷人工骨 ,我们将管状磷酸三钙 ( TTCP)和柱状磷酸三钙 ( CTCP)陶瓷人工骨分别植入兔桡骨于 1cm缺损处。术后 4、12周时取材 ,作大体组织形态学、新骨形成定量观察及抗折强度测试。术后 4、12周时 TTCP内新骨形成量明显多于 CTCP,术后 12周时 ,植入材料与宿主骨结合紧密 ,TTCP的降解速度快于 CTCP,抗折强度前者明显高于后者 ( P<0 .0 1)。研究结果表明 ,TTCP比 CTCP设计更合理 ,能更快促进长骨大段骨缺损的修复 ,是一种较理想的人工骨材料     

β-磷酸三钙/聚-L-乳酸复合材料的骨内降解

背景：调控聚乳酸类可吸收材料的降解速率,使材料降解与新生骨爬行替代速度更同步,加入羟基磷灰石或β-磷酸三钙等无机粒子是目前的主流选择。 目的：对比观察β-磷酸三钙/聚-L-乳酸复合材料和聚-L-乳酸在松质骨内的降解速度及诱导成骨能力。 方法：将β-磷酸三钙/聚-L-乳酸复合材料及聚-L-乳酸材料分别植入12只新西兰大白兔双侧股骨内髁及外髁后,于术后6,12,24周3个时间点取材,测定其各个时间点的生物吸收率,扫描电镜和光学显微镜观察其在松质骨内的形态学变化,周围新骨爬行替代及异物反应情况。 结果与结论：各个时间点β-磷酸三钙/聚-L-乳酸与周围骨质贴合比聚-L-乳酸材料更紧密,未见明显异物反应。6周时β-磷酸三钙/聚-L-乳酸材料生物吸收率小于聚-L-乳酸材料,12周后生物吸收率增速加快,同时材料表面出现均匀分布的微孔及裂隙;术后24周内两种材料均未见新生骨爬行替代。结果表明β-磷酸三钙/聚-L-乳酸复合材料早期降解较聚-L-乳酸材料慢,有利于移植物植入早期的坚强固定;6周后降解加快,24周内未见诱导成骨现象。     

复合骨形态发生蛋白缓释材料修复兔桡骨缺损

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,加载骨形态发生蛋白可增强材料的诱导成骨能力。 目的：检验β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/骨形态发生蛋白缓释材料修复兔桡骨节段性骨缺损的效果。 方法：制作兔左侧桡骨12 mm缺损模型,随机分4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、β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼缓释材料、β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/骨形态发生蛋白缓释材料,并设置空白对照组(不植入任何材料)。 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、β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼缓释材料组、β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/骨形态发生蛋白缓释组骨缺损都得到较好修复,其中β-磷酸三钙/聚乳酸-聚羟基乙酸/异烟肼/骨形态发生蛋白缓释组骨缺损修复效果最佳(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/骨形态发生蛋白缓释材料可很好修复兔节段性骨缺损。     

异位预成中心性血管化人工骨的构建

背景：血管化在骨形成和改建中起重要作用,生物活性陶瓷β-磷酸三钙的多孔性及可吸收性为血管植入构建血管化人工骨提供可能。 目的：探讨异位预成中心性血管化人工骨的建立、血供及人工骨血管化的机制,为异位预成中心性血管化人工骨的临床应用提供理论依据。 方法：选择新西兰兔的腰背动脉解剖分离形成血管束,实验侧将血管束移入人工骨侧槽内,并用自体微小骨颗粒填满,埋入背阔肌肌袋内,以未做血管束植入动物作为对照。术后4,6,8周行大体形态学和组织学检查。 结果与结论：血管束植入组人工骨形成类似滋养孔的结构,血管丰富,血管通畅。中心性血管化人工骨各处均有大量血管新生,4-8周充满全层,4周时开始出现新生骨和骨代谢,12周新生骨更趋于成熟。对照组仅少量血管自周围长入,新生骨少且不成熟。结果表明中心性血管化人工骨可显著促进人工骨血管化。该模型有望成为磷酸钙人工骨的临床应用的新方式。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

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。     

不同聚乳酸相对分子质量对其构建复合支架材料生物学功能的影响☆

架,可以增加成骨细胞的增殖,减少排异反应,提高骨愈合,并具有剂量依赖性。 目的：检测不同聚左乳酸相对分子质量对于聚左乳酸-β-磷酸三钙复合支架材料功能及其结构的影响。 方法：选用相对分子质量为200 000和    380 000的聚左乳酸通过冻干法与β-磷酸三钙制备成聚左乳酸-β-磷酸三钙复合支架材料,检测样本的孔隙率和孔隙直径,将乳兔的骨髓间充质干细胞与相对分子质量为 200 000和380 000的聚左乳酸构建的支架材料复合培养,并与正常培养的乳兔的骨髓间充质干细胞进行形态学、细胞增殖以及细胞中碱性磷酸酶表达水平的对比观察。结果与结论：电镜结果显示,兔的骨髓间充质干细胞均能在相对分子质量为    200 000和380 000聚左乳酸构建的支架材料表面形成很好的黏附。MTT检测显示各组细胞培养1~7 d时细胞增殖差异没有显著性意义(P > 0.05),且各组细胞碱性磷酸酶表达水平接近(P > 0.05)。说明含有不同相对分子质量的聚左乳酸-β-磷酸三钙复合支架材料对于兔骨髓间充质干细胞的黏附与增殖无影响。      

优化磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸软骨组织工程支架材料的配比

背景：前期实验显示,聚乳酸存在刚度差,降解缓慢,降解后期降解液明显偏于酸性,易在细胞培养时引起无菌性炎症反应等缺点。 目的：在前期工作的基础上,优化聚乳酸支架材料实验方案和配比。 方法：自制聚磷酸钙纤维和β-磷酸三钙为添加材料,聚左旋乳酸为基体材料,采用溶媒浇铸/粒子滤取技术与气体发泡相结合制备配比20/30/50磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸软骨组织工程支架复合材料。 结果与结论：①磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸支架材料具有三维、连通、微孔网状结构,孔隙率在70%~95%。②孔隙率相近时,该支架材料的压缩模量比纯聚乳酸支架的压缩模量有了明显提高。③支架材料的降解率可通过加入聚磷酸钙纤维和支架的孔隙率加以调控。④β-磷酸三钙的加入使降解液pH值保持在6.0~7.0之间,避免了酸性降解产物引起的无菌性炎症反应。说明磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸支架材料的物理力学性能和降解性能基本满足软骨组织工程的要求。     

以β-磷酸三钙为支架组织工程骨在兔脊柱后外侧融合中的作用研究

目的探索兔骨髓基质干细胞﹙Bone marrow stromal cells,BMSCs﹚与-磷酸三钙﹙β-tricalcium phosphate,β-TCP﹚复合的生物相容性以及该组织工程骨的成骨效果。方法新西兰大白兔12只,雌雄不限,体重3±0.25kg。于L4∕5节段棘突两侧行脊柱融合手术,随机将2种材料﹙①单纯材料组:-TCP颗粒;②组织工程骨组:将BMSCs接种到-TCP材料上静态培养24小时﹚均匀植入打磨好的骨槽内。术后12周处死。利用MTT检测、扫描电镜、荧光染色等方式观察细胞的粘附及伸展情况,利用X线、显微-CT、组织学观察材料降解及骨长入情况。结果通过MTT、扫描电镜等方法观察发现BMSCs与-TCP复合24小时后,多孔的-TCP表面和内部均可见大量细胞粘附,细胞伸展和生长良好;术后12周影像学和组织学研究发现,组织工程骨组有明显的新生骨生成,而单纯材料组没有,2组材料均无明显降解。结论该组织工程骨无论在体内外均具有良好的生物相容性,与单纯-TCP相比能够更好、更快的成骨,具有更广阔的应用前景。     

纳米级多孔负载人骨形成蛋白2基因修饰支架对前成骨细胞株分化的影响

BACKGROUND: Bone tissue transplantation or osteogenic material filling is after used for bone defect repair. To remove autologous bone tissues can lead to additional damage and secondary deformity, therefore, it is extremely urgent to search for a new osteogenic material. OBJECTIVE: To construct the porous β-tricalcium phosphate (β-TCP)/collagen scaffold modified with human bone morphogenetic protein 2 (hBMP2) gene, and to observe its effects on differentiation of MC3T3-E1 cell lines. METHODS: The porous β-TCP/collagen scaffold modified with hBMP2 gene was prepared. Then in vitro culture system of MC3T3-E1 cell lines with composite scaffold was established. There were scaffold and plate groups, and each group was divided into two subgroups according to the different concentrations of plasmid. Samples were collected and observed morphologically by scanning electron microscope and light microscope after complex culture. After 1, 3, 7 and 14 days of induction, calcium nodules were observed through alizarin red staining, the cell cycle was detected by real-time PCR, and expressions of α I-chain collagen type I gene, Osterix and bone sialoprotein were observed. RESULTS AND CONCLUSION: The number of cells adhered, differentated and distributed on the composite scaffold was significantly higher than that of the single scaffold (P < 0.05). Alizarin red staining and real-time PCR detection showed that the osteogenesis ability of MC3T3-E1 cell lines in the scaffold group was stronger than that in the plate group. To conclude, the porous β-TCP/collagen scaffold modified with hBMP2 gene is an appropriate candidate for bone defect repair.     

3D打印多孔β-磷酸三钙负载聚乳酸-羟基乙酸共聚物抗结核药物缓释微球复合材料：构建及细胞毒性评价

BACKGROUND:So far there is a lack of reliable biomedical evidence about the effects of three-dimensionally (3D) printed porous β-tricalcium phosphate (β-TCP) scaffold loading poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA)/anti-tuberculosis drug control-release microspheres on the growth and proliferation of cells, especially osteoblasts.