鹿角粉复合支架与纳米级羟基磷灰石复合支架的性能比较

目的探索不同胶体材料结合鹿角粉和纳米级羟基磷灰石(n-HA)支架的理化、生物性能。方法取鹿角粉和纳米级羟基磷灰石,分别与15%聚乙烯醇(PVA)、5%丝素蛋白液(SF)、15%PVA和5%丝素蛋白液(4∶1)混合,制备鹿角粉/PVA支架、鹿角粉/SF支架、鹿角粉/PVA/SF支架、n-HA/PVA支架、n-HA/SF支架、n-HA/PVA/SF支架,检测其抗溶解性能、抗压缩力、抗剪切力及支架细胞毒性。结果鹿角粉/SF支架、n-HA/SF支架溶解变形程度为Ⅲ级,其余4组为Ⅱ级。鹿角粉/SF支架、n-HA/SF支架抗剪切力、抗压缩力均较差,鹿角粉/PVA支架、鹿角粉/PVA/SF支架分别与n-HA/PVA支架、nHA/PVA/SF支架抗剪切性能相似,鹿角粉/PVA支架、鹿角粉/PVA/SF支架抗压缩性能分别优于n-HA/PVA支架、n-HA/PVA/SF支架。鹿角粉/PVA支架、鹿角粉/SF支架、鹿角粉/PVA/SF支架细胞相容性优于n-HA/PVA支架、n-HA/SF支架、n HA/PVA/SF支架。结论鹿角粉复合支架具有良好的机械性能及细胞相容性,可以作为异种骨支架材料研究的新方向。单纯丝素作为水凝胶复合支架抗溶解性不佳,机械性能差,无法满足骨组织工程支架要求。     

骨组织工程中壳聚糖支架材料的设计与改性

因外伤、肿瘤、组织感染坏死等多种原因造成的骨组织缺损无法或无法完全自行修复,需要良好的骨组织替代物帮助修复,因此学者们一直致力于研发与改性各种骨再生支架材料以更好地帮助修复骨缺损。壳聚糖因具有良好的生物可降解性、生物相容性等被视为骨组织工程支架材料绝佳原料。本文仅对近年来骨组织缺损修复与再生中学者们对壳聚糖支架材料改性设计与改性方法进行简要综述。     

骨组织工程3D生物打印的研究进展

近几十年来,骨组织工程在骨缺损修复治疗的应用中获得了飞速的发展,而3D生物打印是近十年来在骨组织工程中一种非常具有前景的技术.传统骨组织工程支架制造方法无法精确控制空间结构,且在支架制作完成后接种细胞也无法控制细胞的均匀分布.尽管3D生物打印作为一类含细胞骨组织工程支架制造技术,以水凝胶类材料作为基础将细胞置入支架中,...     

聚乳酸-羟基乙酸在骨组织工程支架材料中的应用

因外伤、肿瘤等多种原因造成的骨组织缺损需要良好的骨组织替代物修复。随着骨组织工程的不断发展,为骨缺损的修复带来了新思路。学者们一直致力于研发与改性各种骨组织工程支架材料以更好地帮助修复骨缺损。聚乳酸-羟基乙酸因具有良好的生物降解性、生物相容性等优点而备受关注。本文仅对近年来在骨组织工程中聚乳酸-羟基乙酸支架材料的改性与设计进行简要综述。     

基于丝素蛋白和壳聚糖的骨组织工程材料研究进展

以丝素蛋白和壳聚糖为基础的骨组织工程材料具有良好的生物相容性、降解率、机械性能、包载生长因子的能力及优良的引导骨再生能力,适用于骨组织工程中。本文综述了以丝素蛋白和壳聚糖为基础的生物材料的研究进展,并展望了其未来的研究方向。     

骨生物衍生支架材料组织相容性实验研究

目的:研究骨生物衍生材料脱蛋白骨及脱钙骨的组织相容性,为进一步研究作为骨组织工程支架材料的可行性打下基础。方法:本实验应用急性毒性试验、亚急性毒性试验、血液相容性试验、肌肉刺激试验等,对骨生物衍生材料的组织相容性进行评价。结果:骨生物衍生材料(脱蛋白骨、脱钙骨)无急性亚急性毒性作用,具有良好的血液相容性,材料经肌肉埋植4周后,两种材料周围未见明显的炎症反应。结论:骨生物衍生材料(脱蛋白骨、脱钙骨)具有良好的生物相容性。     

丝蛋白作为骨组织工程支架材料的研究进展

支架材料的性能对于骨组织工程技术具有重要的意义.丝蛋白材料是从天然蚕丝和蛛丝等原料中提取的高分子纤维蛋白,具有良好的生物相容性、独特的力学性能和药物缓释载体作用等,可作为细胞黏附生长的理想支架材料较好地应用于骨组织工程中.下面就丝蛋白的结构、生物学特性和在骨组织工程中的应用等研究进展作一综述.     

蚕丝蛋白液与聚乙烯醇作为骨缺损修复材料的性能比较

目的探索不同材料与丝素蛋白液(SP)及聚乙烯醇(PVA)水凝胶混合后制成材料的理化、生物性能。方法取羊椎骨粉和纳米级羟基磷灰石,分别与丝素蛋白溶液、PVA水凝胶以及丝素蛋白复合PVA溶液混合,通过抗溶解性、圧缩力、剪切力及材料细胞毒性的检测,分析比较各组材料的机械生物性能。结果 (1)抗溶解性检测:丝素蛋白溶液混合材料72 h后均达到Ⅲ级溶解,丝素蛋白复合PVA溶液混合材料力学性能优于单纯丝素蛋白组;(2)力学性能检测:丝素蛋白溶液的力学性能较弱,PVA力学性能优良,丝素蛋白溶液混合PVA后力学性能可增强。各组间差异有统计学意义,抗压缩力F=333.667,P<0.05,抗剪切力F=59.997,P<0.05;(3)材料体外细胞毒性检测:各组毒性均为0级或1级,丝素蛋白溶液/骨粉组、PVA/骨粉组、丝素蛋白复合PVA溶液/骨粉组、丝素蛋白溶液/NHA组、PVA/NHA组、丝素蛋白复合PVA溶液/NHA组均无细胞毒性,单纯丝素蛋白溶液混合粉剂材料细胞相容性更好。结论丝素蛋白具有良好的生物相容性,但力学性能欠佳,可以将蚕丝蛋白混合其他材料作为组织工程骨研究的新方向。     

影响种植支架材料生物相容性的因素

支架材料是骨组织工程中的关键要素,材料的生物相容性与支架的宏观结构和微观结构直接相关。改变支架的结构将直接影响到材料的综合性能,支架材料的表面粗糙度、表面能、孔径、内连接径、孔隙率、血管化、表面改性及材料复合、纳米技术等,皆会影响种子细胞在支架材料上的黏附、增殖和分化,本文就以上研究进展作一综述。     

三维打印组织工程骨支架计算机辅助建模及快速成型技术

目的：建立适用于组织工程骨需求的支架材料CAD空间构型,支架结构实体微观模型及生物可降解组织工程骨支架。方法：将螺旋CT获得的DICOM格式文件输入MIMICS软件,将其生成的三维模型导人GEOMAG-Ic软件,提取外层轮廓,利用偏移功能模拟得到外层皮质骨。利用CATIAV5R17软件构建支架材料空间内部多孑L微观模型单体,在空间合适坐标上阵列得到组织工程骨内部支架整体模型,通过变更单体构型快速建立多种整体支架构型。装配皮质骨与内部空间支架得到STL文件。采用PROJETTM3500三维打印机成型材料为光固化丙烯酸树脂,支撑材料为无毒可分解石蜡打印该模型,得到组织工程骨实体模型。后期利用生物可降解材料结合固高GXYZ303010-XYLE三维打印系统打印得到可降解组织工程骨支架。结果：成功的建立了骨组织支架微观结构CAD模型,并成功构建出该模型实体及生物可降解组织工程骨支架。结论：基于结合计算机逆向与正向工程建模技术,可快速建立多种符合组织工程骨要求的支架材料空间构型。其仿生三维微观模型对三维打印组织工程骨有着积极意义,结合三维打印机及适合的生物可降解材料便可快速成型出植入所需的组织工程骨生物支架。     

3D打印聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石支架与丝素蛋白/聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石支架的性能比较

目的　采用3D打印技术制备3D打印聚乙烯醇 /纳米羟基磷灰石支架与丝素蛋白/聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石支架,并对其进行表征。方法　采用3D打印技术制作聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石支架以及丝素蛋白/聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石复合支架。进行孔隙率、扫描电镜、压缩力学性能及细胞毒性检测。 结果　①扫描电镜观察：丝素蛋白/聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石支架结构规则,网状结构清晰,交通支连续,层层之间搭接良好,支架空隙均一。相同倍数下,聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石支架网状结构连续性较差。②压缩力学性能：相同应力情况下（10 MPa）,3D打印丝素蛋白/聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石支架的应变大于3D打印聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石支架。③孔隙率：3D打印丝素蛋白/聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石支架的孔隙率大于3D打印聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石支架。④细胞毒性检测：不同时间点两组支架的细胞增殖率无明显差别。结论　结果表明：3D打印聚乙烯醇 /纳米羟基磷灰石支架与丝素蛋白/聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石支架具有良好的理化性能和细胞相容性。     

Towards resorbable 3D-printed scaffolds for craniofacial bone regeneration

This review will briefly examine the development of 3D-printed scaffolds for craniofacial bone regeneration. We will, in particular, highlight our work using Poly(L-lactic acid) (PLLA) and collagen-based bio-inks. This paper is a narrative review of the materials used for scaffold fabrication by 3D printing. We have also reviewed two types of scaffolds that we designed and fabricated. Poly(L-lactic acid) (PLLA) scaffolds were printed using fused deposition modelling technology. Collagen-based scaffolds were printed using a bioprinting technique. These scaffolds were tested for their physical properties and biocompatibility. Work in the emerging field of 3D-printed scaffolds for bone repair is briefly reviewed. Our work provides an example of PLLA scaffolds that were successfully 3D-printed with optimal porosity, pore size and fibre thickness. The compressive modulus was similar to, or better than, the trabecular bone of the mandible. PLLA scaffolds generated an electric potential upon cyclic/repeated loading. The crystallinity was reduced during the 3D printing. The hydrolytic degradation was relatively slow. Osteoblast-like cells did not attach to uncoated scaffolds but attached well and proliferated after coating the scaffold with fibrinogen. Collagen-based bio-ink scaffolds were also printed successfully. Osteoclast-like cells adhered, differentiated, and survived well on the scaffold. Efforts are underway to identify means to improve the structural stability of the collagen-based scaffolds, perhaps through mineralization by the polymer-induced liquid precursor process. 3D-printing technology is promising for constructing next-generation bone regeneration scaffolds. We describe our efforts to test PLLA and collagen scaffolds produced by 3D printing. The 3D-printed PLLA scaffolds showed promising properties akin to natural bone. Collagen scaffolds need further work to improve structural integrity. Ideally, such biological scaffolds will be mineralized to produce true bone biomimetics. These scaffolds warrant further investigation for bone regeneration.     

3D打印制备不同重量比例的n-HA/PLA/PVA复合膜性能比较

目的:通过3D打印的方法制备的不同重量比例的纳米羟基磷灰石/聚乳酸/聚乙烯醇(n-HA/PLA/PVA)复合膜,并对其相关性能检测。方法:采用3D打印技术制备不同重量比例的n-HA/PLA/PVA复合膜,分别为PLA/PVA复合膜、15%n-HA/PLA/PVA复合膜、50%n-HA/PLA/PVA复合膜、75%n-HA/PLA/PVA复合膜。扫描电镜下观察各组膜形态,对其力学性能、细胞毒性及动物实验相应指标进行检测。结果:扫描电镜下观察,n-HA/PLA/PVA复合膜呈现三维网状结构,各材料间相互结合,孔隙分布不均,大小不一。随着n-HA质量浓度的提高,电镜下见各材料间孔隙逐渐减小,形成结构均匀的复合膜。力学性能及吸水率检测中,随着nHA含量的增加,n-HA/PLA/PVA复合膜的拉伸强度及吸水率呈下降趋势;细胞毒性检测,不同比例复合膜的细胞增殖率无明显差别,无细胞毒性。动物实验测量牙周菌斑指数及龈沟出血指数未发现不同比例n-HA/PLA/PVA复合膜有统计学差异。结论:3D打印不同比例的n-HA/PLA/PVA复合膜具有良好的物理性能和细胞生物相容性,n-HA比例更高的复合膜可能具有更好的物理性能及良好的生物相容性。     

3D打印HAP-GEL支架复合BMSCs和HUVECs修复兔颅骨缺损的效果评价

目的:定性分析3D打印羟基磷灰石-胶原(hydroxyapatite-gelatin,HAP-GEL)支架材料复合骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)和脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVEC...     

Three-dimensional printing of clinical scale and personalized calcium phosphate scaffolds for alveolar bone reconstruction

ObjectiveAlveolar bone defects can be highly variable in their morphology and, as the defect size increases, they become more challenging to treat with currently available therapeutics and biomaterials. This investigation sought to devise a protocol for fabricating customized clinical scale and patient-specific, bioceramic scaffolds for reconstruction of large alveolar bone defects.MethodsTwo types of calcium phosphate (CaP)-based bioceramic scaffolds (alginate/β-TCP and hydroxyapatite/α-TCP, hereafter referred to as hybrid CaP and Osteoink?, respectively) were designed, 3D printed, and their biocompatibility with alveolar bone marrow stem cells and mechanical properties were determined. Following scaffold optimization, a workflow was developed to use cone beam computed tomographic (CBCT) imaging to design and 3D print, defect-specific bioceramic scaffolds for clinical-scale bone defects.ResultsOsteoink? scaffolds had the highest compressive strength when compared to hybrid CaP with different infill orientation. In cell culture medium, hybrid CaP degradation resulted in decreased pH (6.3) and toxicity to stem cells; however, OsteoInk? scaffolds maintained a stable pH (7.2) in culture and passed the ISO standard for cytotoxicity. Finally, a clinically feasible laboratory workflow was developed and evaluated using CBCT imaging to engineer customized and defect-specific CaP scaffolds using OsteoInk?. It was determined that printed scaffolds had a high degree of accuracy to fit the respective clinical defects for which they were designed (0.27 mm morphological deviation of printed scaffolds from digital design).SignificanceFrom patient to patient, large alveolar bone defects are difficult to treat due to high variability in their complex morphologies and architecture. Our findings shows that Osteoink? is a biocompatible material for 3D printing of clinically acceptable, patient-specific scaffolds with precision-fit for use in alveolar bone reconstructive procedures. Collectively, emerging digital technologies including CBCT imaging, 3D surgical planning, and (bio)printing can be integrated to address this unmet clinical challenge.     

电纺聚己内酯/Ⅰ型胶原蛋白/纳米锆酸钙复合支架的制备及其生物相容性的研究

目的:制备聚己内酯(PCL)/Ⅰ型胶原(COLI)/纳米锆酸钙(nCZ)复合支架用于骨组织再生,评价其性能及对人牙周膜细胞(PDLCs)生物相容性及成骨分化的影响.方法:用静电纺丝法制备PCL/COLI、PCL/COLI/纳米羟基磷灰石(nHA)和PCL/COLI/nCZ复合支架,通过扫描电子显微镜表征支架形貌,能量色...     

3D打印多孔磷酸镁生物陶瓷支架的制备及其体外骨诱导能力的研究

目的:应用3D打印技术及致孔剂浸出法制备具有两种不同尺度孔隙的磷酸镁多孔支架,研究其物理化学性能及骨诱导能力.方法:通过间接打印法制备多孔磷酸镁(MgP)支架,利用NaCl(粒径25～50μm)作为致孔剂引入微孔,制备MgP-Na微孔支架;通过扫描电镜、压汞仪、通用材料试验机及X线衍射仪检测支架的物理及化学性能;应用C...     

数字化载葡萄糖酸氯己定PLA/nHA复合支架的制备及性能分析

目的:探讨负载葡萄糖酸氯己定壳聚糖纳米球(CSn-CG)3D打印多孔聚乳酸/纳米羟基磷灰石(PLA/nHA)支架的理化性能、细胞相容性及抗菌活性。方法:借助离子交联法,完成CSn(空白壳聚糖纳米球)与CSn-CG的制备,借助透射电镜(TEM)对纳米球形态进行观察。利用数字化设计3D打印技术,以PLA和nHA为原料,制备PLA/nHA支架。以浸泡法搭载CSn、CSn-CG,实验分为PLA/nHA组、PLA/nHA/CSn组、PLA/nHA/CSn-CG组3组。针对各组支架,通过扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射(XRD)进行表征分析。体外释放实验评估支架的缓释性能,CCK-8法评估支架的生物相容性,琼脂扩散法检测支架的抗菌效果。采用SPSS25.0软件包对所得数据进行统计学分析。结果:CSn-CG为大小均匀的纳米球。SEM下发现,各组支架均为三维网状结构,孔径规则。体外释放结果表明,CG能够自支架内低速缓慢释放,用时30 d。CCK-8结果显示,PLA/nHA/CSn-CG组可促进小鼠前体成骨细胞(MC3T3-E1)增殖。体外抑菌实...     

新型骨组织工程支架材料生物相容性的体内研究

目的通过比较2种新型骨组织工程支架材料即聚消旋乳酸/聚乳酸－聚乙二醇－聚乳酸/磷酸三钙（A）、聚消旋乳酸/聚乳酸－聚乙二醇－聚乳酸（B）与对照组聚消旋乳酸（C）修复兔下颌骨缺损的效果,探讨新型可吸收性生物支架材料体内埋植的生物相容性。方法24只成年新西兰大白兔按取材时间随机分为4组。双侧下颌骨下缘形成15 mm×6 mm全层骨质缺损, 每一缺损作为一个实验单位。每组内按完全随机化设计植入实验材料和对照材料。术后2、4、8、12周取材行大体标本、X线、组织学观察及计算机图像分析。结果复合支架材料A、B与聚消旋乳酸相比,复合支架B生物相容性好,同期成骨量最大;复合支架A出现明显的异物肉芽肿反应。结论新型复合支架材料B生物相容性好,效果优于聚消旋乳酸,有可能成为一种较理想的支架材料。复合支架A不适宜作为骨组织工程生物支架材料。