聚磷酸钙／左旋聚乳酸软骨组织工程支架复合材料的分析

背景：用左旋聚乳酸(PLLA)，聚羟基乙酸(PGA)等可降解吸收性高分子材料加工而成的纤维状支架材料和海绵状支架材料在软骨组织工程中已获得广泛应用。但这类支架材料存在着弹性模量低，受力时易变形，容易导致种子细胞损伤和降解吸收时间过长等缺陷。目的：研制出可任意调控降解速率且具有良好力学性能、生物相溶性能和毒理学性能的聚磷酸钙(Calcium Polyphosphate，CPP)纤维，并用该纤维为增强材料研制软骨组织工程复合材料。设计：以不同质量比例分组对照的实验研究。地点和对象：实验在兰州交通大学材料工程研究所完成，基体材料选用PLLA(中科院化学所高分子合成室提供)，增强材料选用自制CPP纤维。干预：以高强度、高模量可设计降解速率的CPP纤维为增强材料，PLLA为基体材料，应用溶媒投放、颗粒滤取技术制备出CPP／PLLA软骨组织工程支架复合材料，测试了该支架复合材料的物理力学性能和体外37℃下Hank’s人工降解液中的生物降解特性。主要观察指标：物理力学性能，降解性能。结果：CPP／PLLA支架复合材料具有三维连通、微孔、网状微观结构，微孔分布均匀，微孔尺寸为130～350μm，孔隙率90％；压缩模量随CPP纤维体积分数的增加而增加；降解速率随CPP纤维体积分数的增大而增大。结论：CPP／PLIA支架复合材料的物理力学性能和体外降解性能在体外构建的组织化软骨的早期生物学性能基本满足软骨组织工程的要求，故可用作软骨组织工程支架材料。     

聚磷酸钙纤维/明胶软骨组织工程支架复合材料的制备及性能表征

背景:目前,以明胶为基体制备的组织工程支架材料存在力学性能低,生物相窖性差缺陷,其降解速率也难以控制.目的:希望研制一种以明胶为基体材料,降解速率可以控制旦具有良好的为学性能和生物相容性能的高空隙率软骨组织工程支架材料. 设计、时间及地点:单一样本观察,实验于:2006-06/2008-06在兰州交通大学工程材料研究所完成.材料:明胶,聚磷酸钙纤维(直径10-20μm),松香(颗粒尺寸为355-450μm),方法:选用自制聚磷酸钙纤维为增强材料,明胶为基体材料.采用溶媒浇铸、粒子滤取技术,制备出聚磷酸钙纤维/明胶组织工程支架复合材料. 主要观察指标:测试该支架复合材料的微观结构、物理性能、力学性能和降解特性.结果:①微观结构:该支架复合材料具有三维、连通、微孔结构,孔隙分布较均匀.②物理力学性能:聚磷酸钙纤维,明胶支架复合材料密度的实验值和计算值基本相吻合;孔隙率的实验值均在60%-80%,基本满足组织工程支架复合材料的空隙率要求.压缩模量随交联剂质量浓度的增加而增大.③降解性能:在0-2周内,支架复合材料的降解速率较大,2周以后,降解速率趋于平缓,随交联剂质量浓度的增大而减小,降解液的pH值基本保持在5-7之间.结论:聚磷酸钙纤维/明胶复合材料的物理力学性能和降解性能基本满足软骨组织工程支架材料的要求,该复合材料有希望成为软骨组织工程支架材料之一.     

聚磷酸钙纤维增强聚右旋乳酸软骨组织工程支架材料的制备及性能

背景:传统的支架材料聚乳酸、聚乙醇酸及二者的共聚物,具有良好的生物相容性,并已广泛用于制造细胞传递和组织工程支架.但还存在易变形、降解时间长等缺点.目的:在前期工作的基础上,制各了聚磷酸钙纤维增强聚右旋乳酸软骨组织工程支架复合材料,对其物理、力学及降解性能进行了实验研究和理论分析,旨在验证前期优化配方的可行性.方法:以自制聚磷酸钙纤维为增强材料,聚右旋乳酸为基体材料,纤维与基体的配比为67/33,采用溶媒浇铸/粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备了聚磷酸钙纤维增强聚右旋乳酸软骨组织工程支架复合材料,测试了该复合材料的物理力学性能和降解性能.结果与结论:聚磷酸钙,聚右旋乳酸支架材料具有高的孔隙率,孔隙率在80%～93%之间,压缩模量比纯聚乳酸支架的压缩模量有了明显提高,具有可控的降解性能,能为细胞的培养提供三维空间环境.结果提示聚磷酸钙纤维增强聚右旋乳酸支架复合材料的力学性能和生物降解特性基本满足软骨组织工程的要求,故可用作软骨组织工程支架材料.     

纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸骨组织工程复合支架的特性

背景:近年来国内外在骨与软骨组织支架复合材料方面进行了广泛的研究,取得了积极的成果,但仍存在许多问题.目的:观察纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸(HAP/CPP/PLLA)骨组织工程支架复合材料的特性.方法:采用溶媒浇铸、粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备出纳米HAP/CPP/PLLA 骨组织工程支架复合材料,测试该支架复合材料的物理力学性能,并用扫描电子显微镜对其微观结构进行观察.结果与结论:结果表明,纳米HAP/CPP/PLLA 支架复合材料具有三维、连通、微孔网状结构,并具有较高的孔隙率和较好的压缩模量,是理想的骨组织工程支架材料.     

纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸骨组织工程复合支架的特性

背景：近年来国内外在骨与软骨组织支架复合材料方面进行了广泛的研究,取得了积极的成果,但仍存在许多问题。目的：观察纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸（HAP/CPP/PLLA）骨组织工程支架复合材料的特性。方法：采用溶媒浇铸、粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备出纳米HAP/CPP/PLLA骨组织工程支架复合材料,测试该支架复合材料的物理力学性能,并用扫描电子显微镜对其微观结构进行观察。结果与结论：结果表明,纳米HAP/CPP/PLLA支架复合材料具有三维、连通、微孔网状结构,并具有较高的孔隙率和较好的压缩模量,是理想的骨组织工程支架材料。     

β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合材料的物理及其降解性能

目的:研制一种可任意调控降解速率且具有良好力学性能、生物相容性能的高孔隙率海绵状软骨组织工程支架复合材料。方法:实验于2002-05/12在兰州交通大学工程材料研究所完成。以自制聚磷酸钙纤维、β-磷酸三钙为增强材料,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的方法制备了β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸软骨组织工程支架复合材料,测试了该复合材料的物理力学性能和降解性能。结果:①支架复合材料物理力学性能:随着β-磷酸三钙重量分数的增加,支架材料的密度也随之增加。②微观结构观察:β-磷酸三钙在横截面及纵截面上分布较为均匀,且支架材料为三维、连通、网状结构。③降解性能:随着β-磷酸三钙含量的增加,支架复合材料的降解率逐渐减小;随着聚磷酸钙纤维含量的增加,支架复合材料的降解率逐渐增大;该组支架材料在0～3周时压缩模量迅速衰减,3周后压缩模量衰减变缓;随着β-磷酸三钙含量的增加,降解液的pH值稍稍增加,呈微碱性环境。结论:β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架复合材料的力学性能和生物降解特性基本满足软骨组织工程的要求,特别是β-磷酸三钙的加入使降解液pH值保持在6～7之间,避免了由于降解液呈酸性而引起的无菌性炎症反应。故可用作软骨组织工程支架材料。     

β-磷酸三钙／聚磷酸钙纤维／聚左旋乳酸复合材料的物理及其降解性能

目的：研制一种可任意调控降解速率且具有良好力学性能、生物相容性能的高孔隙率海绵状软骨组织工程支架复合材料。 方法：实验于2002-05／12在兰州交通大学工程材料研究所完成。以自制聚磷酸钙纤维、β-磷酸三钙为增强材料，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的方法制备了β-磷酸三钙／聚磷酸钙纤维／聚左旋乳酸软骨组织工程支架复合材料，测试了该复合材料的物理力学性能和降解性能。结果：①支架复合材料物理力学性能：随着β-磷酸三钙重量分数的增加，支架材料的密度也随之增加。②微观结构观察：β-磷酸三钙在横截面及纵截面上分布较为均匀，且支架材料为三维、连通、网状结构。③降解性能：随着β-磷酸三钙含量的增加，支架复合材料的降解率逐渐减小；随着聚磷酸钙纤维含量的增加，支架复合材料的降解率逐渐增大；该组支架材料在0-3周时压缩模量迅速衰减，3周后压缩模量衰减变缓；随着β-磷酸三钙含量的增加，降解液的pH值稍稍增加，呈微碱性环境。 结论：β-磷酸三钙／聚磷酸钙纤维／聚左旋乳酸支架复合材料的力学性能和生物降解特性基本满足软骨组织工程的要求，特别是β-磷酸三钙的加入使降解液pH值保持在6-7之间，避免了由于降解液呈酸性而引起的无菌性炎症反应。故可用作软骨组织工程支架材料。     

聚磷酸钙纤维/羟基磷灰石/明胶软骨组织工程支架材料的制备及性能★

背景:目前明胶基组织工程支架材料存在力学性能低、生物相容性差、降解速率难以控制等缺陷。目的:通过添加聚磷酸钙纤维和羟基磷灰石改善明胶支架材料的性能。方法:以自制聚磷酸钙纤维和羟基磷灰石为添加材料,明胶为基体材料,以戊二醛为交联剂,采用溶媒浇铸/粒子滤取技术制备配比为50/10/40的聚磷酸钙纤维/羟基磷灰石/明胶软骨组织工程支架复合材料。测试支架材料的物理力学性能,并观察其微观结构。结果与结论:采用溶胶凝胶法制得的羟基磷灰石粉末结晶程度较差,经900℃下煅烧0.5h后,可制得结晶程度较高的羟基磷灰石粉末。聚磷酸钙纤维/羟基磷灰石/明胶软骨组织工程支架材料具有三维、连通、微孔网状空间结构,孔隙率在65%-90%之间,满足软骨组织工程对其支架材料孔隙的要求。戊二醛的交联作用和聚磷酸钙纤维的增强作用,克服了明胶在制备多孔支架时容易收缩的缺点,制得高孔隙率三维连通的支架材料。     

构建球磨碳酸钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸组织工程支架复合材料

背景:近年来国内外在骨与软骨组织支架材料方面取得了积极的成果,但仍存在炎症反应高、生物相容性低等许多问题,因此复合材料技术是解决目前存在问题的重要途径之一.目的:制备球磨碳酸钙/聚磷酸钙纤维/聚乳酸组织工程支架复合材料.方法:采用溶媒浇铸、粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制各出球磨碳酸钙/聚磷酸钙纤维,聚乳酸组织工程支架复合材料.测试该支架复合材料的物理、力学及降解性能,并用扫描电子显微镜对其微观结构进行观察.结果与结论:制备出孔隙率在60%-80%之间的球磨碳酸钙,聚磷酸钙纤维,聚乳酸组织工程支架复合材料,具有三维、连通、微孔网状结构,其密度的实验值和计算值基本相吻和;压缩模量值均在3 MPa以上,能够满足软骨组织工程支架复合材料对压缩模量的要求.随着降解时间的延长,支架复合材料的降解速率在增大;球磨碳酸钙,聚磷酸钙纤维,聚乳酸组织工程支架复合材料的降解液的pH值基本保持在6-7.5之间,球磨碳酸钙粉末的加入稳定了降解液的pH值.该支架复合材料降解一定时期后仍为三维、连通、微孔网状结构.     

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.     

电纺丝技术制备生物活性复合纤维支架及其体外降解性

背景:聚乳酸/羟基磷灰石类复合材料支架常用的制备方法主要有冷压法、粒子沥滤法、热致相分离法等,但是在增强材料界面的结合、调节材料的降解速率、改善材料的强度等方面仍不能满足要求。目的:制备左旋聚乳酸/羟基磷灰石复合纳米纤维支架。方法:采用静电纺丝法制备聚乳酸/羟基磷灰石复合纳米纤维支架。以扫面电镜对纤维的结构形态进行分析,并观察其在PBS中浸泡不同时间的体外降解过程。结果与结论:羟基磷灰石纳米粒子与聚乳酸/基体间存在化学键合,纳米粒子使纤维直径增大且表面粗糙程度增加,这种结构将有利于细胞在纤维膜上的伸展和和繁殖。羟基磷灰石的引入,抑制了聚乳酸降解过程中的自催化作用,减缓了聚乳酸的降解速度。说明电纺丝技术制备的聚乳酸/羟基磷灰石复合支架在组织工程支架材料方面具有潜在的应用前景。     

电纺丝技术制备生物活性复合纤维支架及其体外降解性

背景：聚乳酸/羟基磷灰石类复合材料支架常用的制备方法主要有冷压法、粒子沥滤法、热致相分离法等,但是在增强材料界面的结合、调节材料的降解速率、改善材料的强度等方面仍不能满足要求。目的：制备左旋聚乳酸/羟基磷灰石复合纳米纤维支架。方法：采用静电纺丝法制备聚乳酸/羟基磷灰石复合纳米纤维支架。以扫面电镜对纤维的结构形态进行分析,并观察其在PBS中浸泡不同时间的体外降解过程。结果与结论：羟基磷灰石纳米粒子与聚乳酸/基体间存在化学键合,纳米粒子使纤维直径增大且表面粗糙程度增加,这种结构将有利于细胞在纤维膜上的伸展和和繁殖。羟基磷灰石的引入,抑制了聚乳酸降解过程中的自催化作用,减缓了聚乳酸的降解速度。说明电纺丝技术制备的聚乳酸/羟基磷灰石复合支架在组织工程支架材料方面具有潜在的应用前景。     

聚左旋乳酸/壳聚糖电纺丝纳米纤维支架与兔内皮祖细胞的生物相容性

背景：电纺丝技术能够使许多高分子材料制备出与细胞外基质相似的三维纳米纤维支架。聚乳酸/壳聚糖纳米纤维复合支架材料能够克服材料的不足,提高组织工程支架生物相容性。目的：评价聚左旋乳酸/壳聚糖电纺丝纳米纤维支架与兔内皮祖细胞的生物相容性。方法：电纺丝技术制备聚左旋乳酸,壳聚糖,聚左旋乳酸/壳聚糖的纳米纤维支架,扫描电镜观察其形貌结构。纳米纤维支架与内皮祖细胞进行复合培养后,观察细胞在不同材料上的黏附率、一氧化氮分泌,生长特征和在聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维支架上的细胞表型特征。结果与结论：聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维支架比聚左旋乳酸、壳聚糖具有更合适的纤维直径,具有与细胞外基质相似的纳米纤维三维多孔结构。聚左旋乳酸/壳聚糖纳米纤维支架能够促进内皮祖细胞黏附率和细胞的一氧化氮分泌（P〈0.05,P〈0.01）。内皮祖细胞能够在聚左旋乳酸/壳聚糖复合材料膜上融合成片,保持了细胞的完整形态和分化功能,显示了内皮细胞特异性的vWF表型。提示聚左旋乳酸/壳聚糖电纺丝纳米纤维支架与兔内皮祖细胞具有良好的生物相容性。     

PDLA/PLLA and PDLA/PCL nanofibers with a chitosan‐based hydrogel in composite scaffolds for tissue engineered cartilage

Osteoarthritis (OA) is the most prevalent musculoskeletal disease in humans, causing pain, loss of joint motility and function, and severely reducing the standard of living of patients. Cartilage tissue engineering attempts to repair the damaged tissue of individuals suffering from OA by providing mechanical support to the joint as new tissue regenerates. The aim of this study was to create composite three dimensional scaffolds comprised of electrospun poly(D,L‐lactide)/poly(L‐lactide) (PDLA/PLLA) or poly(D,L‐lactide)/polycaprolactone (PDLA/PCL) with salt leached pores and an embedded chitosan hydrogel to determine the potential of these scaffolds for cartilage tissue engineering. PDLA/PLLA‐hydrogel scaffolds displayed the largest compressive moduli followed by PDLA/PCL‐hydrogel scaffolds. Dynamic mechanical tests showed that the PDLA/PLLA scaffolds had no appreciable recovery while PDLA/PCL scaffolds did exhibit some recovery. Primary canine chondrocytes produced both collagen type II and proteoglycans (primary components of extracellular matrix in cartilage) while being cultured on scaffolds composed of electrospun PDLA/PCL. As a result, a composite electrospun embedded hydrogel scaffold shows promise for treating individuals suffering from OA. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

新型组织工程化人工骨的体外初步构建

背景L-聚乳酸可以用于制备骨组织工程支架材料 ,但存在某些缺陷 ,能否复合聚磷酸钙纤维、Ⅰ型胶原来改善材料性能,从而找到新的组织工程化骨体外构建方法?目的应用组织工程学技术,体外初步构建有活性的新型组织工程化人工骨.设计 体外构建细胞-材料复合体,自身对照前瞻性研究.地点和对象本研究在解放军第三军医大学西南医院骨科和兰州铁道医学院复合材料研究所完成,对象为 5例重庆市健康志愿者的髂骨骨髓.干预培养、诱导人骨髓间充质干细胞向成骨细胞表型分化,制备性能优越的新型支架材料,再按一定的方法体外构建细胞-材料复合体.主要观察指标细胞碱性磷酸酶染色的阳性率、扫描电镜观察组织工程化骨的微观结构.结果由 L-聚乳酸、聚磷酸钙纤维、Ⅰ型胶原制备出新型的骨组织工程复合支架材料,孔径 300～ 450 μ m,孔隙率 90.1%;细胞接种前碱性磷酸酶阳性率为(55± 8)%,接种后细胞可在材料内良好贴附生长,碱性磷酸酶阳性率为(52± 6)%,两者差异无显著性.结论经成骨诱导的间充质干细胞,可以与由 L-聚乳酸、聚磷酸钙纤维、Ⅰ型胶原制备的支架材料复合,在体外构建出组织工程化人工骨.     

骨组织工程支架材料的研究现状与应用前景

背景：目前组织工程骨修复骨缺损在临床应用中较为关键的问题是建立血管网,为新骨的形成提供氧气及营养物质,并为机体提供代谢途径。 目的：综述近年组织工程骨支架材料的特点,并着重介绍复合支架材料的研究现状。 方法：以“骨组织工程,血管化,支架材料,复合支架材料”为中文检索词,以“bone tissue engineedng,vascularization,scaffold,compositescaffold”英文检索词,应用计算机在中国期刊全文数据库和PubMed数据库检索2001年1月至2014年1月的相关文章,将所有文章进行初步筛选后,对保留的文章进一步详细分析、归纳并总结。 结果与结论：按照组织工程骨支架材料的来源不同,可将其分为人工合成材料、天然衍生材料和复合支架材料,单一支架材料难以作为最理想的材料修复骨缺损,复合支架材料能在不同程度上弥补单一支架材料的缺陷,因此近年来组织工程支架材料的发展由单一材料发展为复合材料,并呈现人工合成材料与天然材料有机结合的趋势。但复合支架材料在临床应用中仍然有许多尚待解决的问题,主要有控制复合材料比例,使材料降解速率与组织细胞的生长速率相适应,保持复合材料的多孔隙和高机械强度。     

碱性成纤维细胞生长因子/双层胶原基复合材料制备及其生物安全性

背景:胶原特殊的分子结构和生物活性有利于多种细胞黏附、增殖和分化,并可降解为新生组织提供足够空间。目的:制备一种复合负载碱性成纤维细胞生长因子的壳聚糖-肝素纳米粒子双层胶原基复合材料,并评价其生物安全性。方法:制备交联风干胶原膜和交联冻干胶原膜。将壳聚糖-肝素纳米粒滴于交联冻干胶原膜上,再将湿态交联风干胶原膜置于复合纳米粒子的交联冻干胶原膜上风干,即碱性成纤维细胞生长因子/双层胶原基复合材料。采用急性全身毒性试验、溶血试验、热原试验和细胞毒性试验评价其生物安全性。结果与结论:碱性成纤维细胞生长因子/双层胶原基复合材料为双层结构,一侧表面致密,另一侧疏松多孔。在其中间负载碱性成纤维细胞生长因子的壳聚糖-肝素纳米粒子呈不规则球形分布于胶原膜内侧面;急性全身毒性试验、热原试验、溶血试验均为阴性,细胞毒性为0级。说明碱性成纤维细胞生长因子/双层胶原基复合材料具有良好的生物安全性,对机体无毒,符合ISO10993-1评价标准。