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.     

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。     

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。     

新型纳米纤维支架的细胞生物相容性

背景：高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架具有适合血管平滑肌细胞黏附、增殖的多级孔径结构,具有良好的细胞生物相容性。目的：探讨高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架的细胞相容性。方法：根据支架的制作工艺不同分为传统支架组、新型纳米纤维支架组两组,另设单纯细胞组为对照组。采用组织块贴壁法体外原代培养兔主动脉平滑肌细胞并进行传代,用3~6代细胞作为实验用种子细胞。应用WST-1法测定平滑肌细胞黏附率、增殖力,光镜及扫描电镜观察细胞形态,评估支架的细胞生物相容性。结果与结论：高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架对细胞形态无明显影响,新型支架上的种子细胞黏附、增殖及代谢活性情况较传统支架好。提示,高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架具有较高的细胞相容性。     

新型纳米纤维支架的细胞生物相容性

背景:高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架具有适合血管平滑肌细胞黏附、增殖的多级孔径结构,具有良好的细胞生物相容性.目的:探讨高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架的细胞相容性.方法:根据支架的制作工艺不同分为传统支架组、新型纳米纤维支架组两组,另设单纯细胞组为对照组.采用组织块贴壁法体外原代培养兔主动脉平滑肌细胞并进行传代,用3～6代细胞作为实验用种子细胞.应用WST-1法测定平滑肌细胞黏附率、增殖力,光镜及扫描电镜观察细胞形态,评估支架的细胞生物相容性.结果与结论:高孔隙率聚己内酯纳米纤维支架对细胞形态无明显影响,新型支架上的种子细胞黏附、增殖及代谢活性情况较传统支架好.提示,高孔隙率聚己内酯静电纺丝纳米纤维支架具有较高的细胞相容性.     

聚乳酸-壳聚糖纤维/羟基磷灰石-硅酸钙复合支架材料的细胞相容性

背景:实践证明,有机和无机材料单独应用都不是理想的支架材料.聚乳酸具有良好的生物相容性、生物降解性和生物吸收性,聚乳酸类复合材料将成为21世纪最重要的生物复合材料之一.目的:观察复合支架材料聚乳酸-壳聚糖纤维,羟基磷灰石-硅酸钙对成骨细胞黏附、增殖、分化的影响.方法:取新生24 h内Wistar大鼠的颅盖骨,采用改良胶原酶消化法进行成骨细胞原代培养.通过倒置相差显微镜、苏木精-伊红染色、碱性磷酸酶染色、钙结节茜素红染色对获得的细胞进行生物学特性的观察与鉴定.然后将第3代细胞与聚乳酸,壳聚糖纤维、聚乳酸-壳聚糖纤维,硅酸钙、聚乳酸-壳聚糖纤维,羟基磷灰石-硅酸钙三种支架材料体外复合培养.培养3,6,9 d后,采用倒置相差显微镜观察材料周边的细胞形态,通过碱性磷酸酶活性测定法和MTT法观察3种支架材料对细胞分化、增殖的影响.结果与结论:三种材料均有利于成骨细胞的黏附、生长、分化、增殖,而聚乳酸-壳聚糖纤维,羟基磷灰石-硅酸钙复合支架材料较聚乳酸,壳聚糖纤维、聚乳酸-壳聚糖纤维,硅酸钙支架材料促进成骨细胞的分化增殖效果更好,证实其生物相容性好,有望成为一种新型的骨组织工程支架材料.     

三维多孔β-磷酸三钙支架与骨髓基质细胞构建组织工程骨的生物相容性及显微形态学观察

目的:定量及显微观察三维多孔β-磷酸三钙支架在构建组织工程骨时的组织相容性。方法:实验于2002-07/2005-07在第四军医大学口腔医学院颌面外科组织工程实验室完成。将兔的骨髓基质细胞,按一定量分置在培养板的各孔内,将多孔β-磷酸三钙支架材料置入孔内共培养,采用MTT法和碱性磷酸酶试剂盒检测骨髓基质细胞活性,共聚焦显微镜观察其在β-磷酸三钙支架表面的微观形态。结果:①倒置显微镜下观察接种前的细胞形态基本均匀一致。②接种后6d扫描电镜观察显示,材料表面可见较多细胞和细胞合成的丝状细胞外基质。③细胞接种后6d激光共聚焦显微镜观察显示,细胞数量明显增多,基本长满材料的表面,同时在孔隙中,也有大量细胞长入。④β-磷酸三钙对骨髓基质细胞的增殖作用:培养第5天,β-磷酸三钙组对骨髓基质细胞的增殖作用(A)低于对照组,差异有显著性意义(分别为0.47±0.02,0.52±0.02,t=2.281,P<0.05)。⑤β-磷酸三钙对骨髓基质细胞的碱性磷酸酶的活性比较:在骨髓基质细胞诱导培养5,7,9d,β-磷酸三钙组碱性磷酸酶的活性(A)明显低于对照组,差异有显著性意义(分别为5.18±0.31,6.05±0.54;12.35±0.62,14.17±0.70;15.68±0.87,17.13±1.14,t=3.302,6.025,6.019,P<0.05)。结论:三维多孔β-磷酸三钙支架有良好的组织相容性,为其应用于临床提供了可靠的实验依据。     

纳米羟基磷灰石/胶原蛋白/丝素蛋白复合骨组织工程支架材料的生物相容性

背景:通过将两种及两种以上材料共混制备复合支架材料可以弥补各自的不足,利用各种材料的互补特性来满足组织工程对支架的要求。目的:制备纳米羟基磷灰石/胶原蛋白/丝素蛋白复合三维支架材料,并研究其细胞相容性。方法:将纳米羟基磷灰石、胶原蛋白与丝素蛋白分别按质量比为1∶1∶5、1∶2∶5、1∶3∶5的比例混合,制备纳米羟基磷灰石/胶原蛋白/丝素蛋白复合材料,测试其孔隙率、孔径大小、吸水膨胀率及压缩力学性能。将表征结果良好的质量比为1∶2∶5的纳米羟基磷灰石/胶原蛋白/丝素蛋白复合材料与MC3T3-E1细胞体外复合培养,MTT法检测复合培养2,4,6,8,12 d后的细胞活性。结果与结论:羟基磷灰石/胶原蛋白/丝素蛋白按质量1∶2∶5的比例混合更符合要求:孔径98-260μm,孔隙率为(96.72±2.78)%,吸水膨胀率为(549.37±35.29)%,生物力学试验机测定其力学性能稳定、压缩应变及弹性模量等指标适宜骨组织工程研究应用。MC3T3-E1细胞在纳米羟基磷灰石/胶原蛋白/丝素蛋白复合三维支架上生长增殖良好,表明纳米羟基磷灰石/胶原/丝素复合三维支架具有良好的细胞相容性。     

新型多孔β-磷酸三钙作为骨组织工程支架材料的评价

背景: 新型多孔β-磷酸三钙是采用适当配方和独特工艺制成,其气孔率(75±10)%,球型孔>80%,微孔<20%,孔与孔的沟通率达100%,力学强度>2MPa.目的: 评价新型多孔β-磷酸三钙作为骨组织工程支架材料的应用效果.设计、时间及地点: 对比观察实验,于200-07/2006-03在南方医科大学组织工程实验室完成.材料: 6月龄新西兰大白兔12只,制备左侧桡骨1.5cm大段骨与骨膜缺损.多孔β-磷酸三钙为法国bio-lu公司产品.方法: 将兔骨髓间充质干细胞诱导为成骨细胞,与β-磷酸三钙复合培养,倒置相差显微镜和扫描电镜下观察细胞的生长情况,MTT法测定细胞增殖情况判断其细胞相容性.通过不同含量的β-磷酸三钙浸提液对细胞增殖的影响检验其细胞毒性.主要观察指标: 对β-磷酸三钙进行细胞相容性与细胞毒性检测.术后2,6,12周分别取材进行组织学检查,放射性核素骨扫描测定,X射线片检查,观察骨缺损部位的修复情况.结果: 新型多孔β-磷酸三钙细胞黏附性好,细胞毒性为0级.组织学、影像学和放射性核素骨扫描显示能够修复兔桡骨的大段骨缺损,且体内降解速率与骨的形成速率一致.结论: 新型多孔β-磷酸三钙是一种细胞相容性好的骨组织工程支架材料,修复兔桡骨大段骨缺损的效果良好.     

聚磷酸钙纤维／磷酸钙骨水泥／微小颗粒骨复合人工骨的体外降解

目的:观察聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨复合材料的体外降解特性。方法:实验于2005-02/10在哈尔滨医科大学附属第一医院动物实验中心完成。①取兔髂骨制成直径300～500μm的微小颗粒骨。②分别按质量比聚磷酸钙纤维:磷酸钙骨水泥:微小颗粒骨=1∶4∶4(聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨组)和磷酸钙骨水泥:微小颗粒骨=1∶1(磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨组)制成两组生物复合材料。②通过扫描电镜观察复合材料的孔径并计算孔隙率。③进行体外降解实验,将两组复合材料置于pH值7.4的磷酸盐缓冲液中,观察复合材料在降解液中失重率的变化,降解液pH值的变化及在不同降解时间复合材料生物力学的变化。结果:①两种复合材料孔隙率及溶液pH值、降解质量变化:聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨复合材料孔隙率为72.1%,孔径为100～400μm,降解过程中pH值稳定,4周内质量变化较小,4周后下降较快,12周时为初始质量的50%;磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨组复合材料孔隙率为58.2%,孔径50～300μm,降解过程中pH值有轻度变化,6周内质量变化较小,6周后下降较快,12周时为初始质量的70%。②两种复合材料在降解过程中生物力学性能的变化:聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨复合材料初始抗压强度9.28MPa,磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨复合材料初始抗压强度为6.21MPa,两者差异有显著性(P<0.05);聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥/颗粒骨强度在0～4周下降较慢,4周后下降较快,12周时为0.18MPa,磷酸钙骨水泥/颗粒骨强度均匀下降,12周时为0.24MPa。结论:聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨具有良好孔隙率、孔径和降解性能,可能成为一种新型治疗骨缺损材料。     

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.     

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。     

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/PLLA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.     

聚磷酸钙纤维增强增韧磷酸钙骨水泥的力学效应

目的:制备α-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维复合材料,探讨聚磷酸钙纤维增强磷酸钙骨水泥的可行性.方法:首先利用沉淀法合成出α-磷酸三钙粉末,然后将其与不同质量比、不同长度聚磷酸钙纤维混合,最后用固化液调和制得骨水泥.对样品进行凝固时间、力学性能测试,利用扫描电镜观察固化体微观结构.结果:当聚磷酸钙纤维的含量为10%、长度为2 mm时,复合材料抗压强度达到62.5 MPa,抗折强度达到12.4 MPa.扫描电镜显示适量的聚磷酸钙纤维在骨水泥基体中分布均匀,与基体结合性好.在Ringer溶液中浸泡2个月后,纤维未发生明显的降解作用,仍具有一定的增强增韧效果.结论:聚磷酸钙纤维在一定程度上可对骨水泥起到增强作用.α-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维复合材料具有良好的力学特性.