制备软骨组织工程支架的材料和方法

背景：软骨组织工程的研究为修复软骨缺损提供了新的思路和方法,其中如何获得理想的组织工程支架是这一研究的核心和难点。目的：回顾性分析软骨组织工程支架的材料选择和制备方法。方法：由第一作者检索2000至2012年PubMed数据库、ELSEVIER SCIENCEDIRECT、万方数据库、中国知网库有关制备软骨组织工程支架的材料选择和方法等方面的文献。结果与结论：软骨支架材料分为天然生物材料、人工合成高分子材料和复合材料。可采用相分离法、溶剂浇铸/粒子沥滤技术、气体发泡技术、快速成型技术及静电纺丝法制备支架材料。由于胶原、琼脂糖和藻酸盐等水凝胶类天然材料可提供足够的生物相容性、增殖和黏附能力及亲水性,电纺的人工合成高分子材料复合支架又可以保证支架的力学强度、塑形要求、孔隙率、可降解性等,将天然材料利用包埋技术和表面修饰技术复合于电纺的高分子复合材料支架上将更有利于支架性能的发挥。     

骨组织工程支架材料的生物学特性及临床应用

学术背景:骨组织工程用支架材料是骨组织工程研究的主要内容之一,筛选和制备出一种理想的支架材料对于组织工程学发展和应用于临床至关重要。目的:介绍目前研究中出现的各种不同材料的生物学特性和临床应用,展望骨组织工程支架材料的发展方向。检索策略:应用计算机检索NCBI Pubmed数据库1997-01/2007-01关于骨组织工程中支架材料的文章,检索题词包括"bone,tissue engineering,scaffold,bone defect",限定语言种类为"English";同时检索中国期刊全文数据库1997-01/2007-01中文期刊相关文章,检索词为"骨,组织工程,支架材料,骨缺损"。纳入标准:内容与骨组织工程支架材料的结构、生物学特性及临床应用有关,论文具有原创性,观点明确,论据可靠。排除标准:设计不合理的文章及观点模糊的综述。文献评价:初检得到325篇文献,阅读标题和摘要进行初筛,排除238篇,保留87篇,进一步查找全文,保留30篇完全符合纳入标准的文献进行综述。资料综合:目前尚未能制备出一种理想的支架材料。临床上研究较多的有以下几种:①天然有机高分子材料:包括胶原、脱钙骨基质、生物衍生骨支架材料等。②人工合成有机高分子材料:以聚乳酸、聚羟基乙酸及其共聚物PLGA应用最为广泛。③无机材料:应用较为广泛的为羟基磷灰石、磷酸三钙和珊瑚等。④复合材料。⑤添加基因的支架材料。结论:骨组织工程的支架材料应具有支持结构、组织相容和引导成骨的作用。目前骨组织工程的支架材料种类很多、来源不同、性能各异。     

骨组织工程支架材料：脱矿骨基质

背景：脱矿骨基质是目前研究较多的具备骨诱导及骨引导的生物支架材料之一。 目的：总结脱矿骨基质作为骨组织工程支架材料的研究进展,并展望其发展趋势。 方法：由第一作者检索1965年1月至2013年5月PubMed数据库、中国生物医学数据库、万方数据库及FMJS数据库有关脱矿骨基质及其作为骨组织工程支架材料的相关文献。英文检索词为＂Demineralized Bone Matrix,Scaffold material, Groowth factor, Cells,drugs＂,中文检索词为＂脱矿骨基质,支架材料,生长因子,细胞,药物＂,根据纳入标准排除重复性研究,保留34篇密切相关文献进行归纳总结。 结果与结论：骨组织工程支架材料是组成组织工程骨的主体,而脱矿骨基质既具备骨诱导性又具备骨引导性,可为骨组织细胞的修复提供空间,又可与生物活性因子、活细胞、抗生素等在体外构建成复合体,植入骨内促进骨缺损的愈合。但这一技术也面临着脱矿骨基质与各种物质的配比、消毒、保存成骨活性及抗原性的消除等问题,充分了解脱矿骨基质作为骨组织工程支架的研究,可为其服务于临床提供理论依据。     

聚乙烯醇及其复合材料在组织工程支架中的应用

背景：聚乙烯醇是具有良好生物相容性和生物降解特性的聚合物,因其水溶性、成膜性、乳化性、胶黏性,而且无味无毒,被广泛用于临床领域。
　　目的：综述聚乙烯醇及其复合材料在骨、软骨、皮肤、血管等组织工程支架中的应用。
　　方法：由第一作者检索2000年1月至2011年12月中国知网数据库、1980年1月至2012年12月Pubmed数据库及 Elsevier数据库中,有关聚乙烯醇及其复合材料在骨、软骨、皮肤、血管等组织工程支架中应用的文章,中文关键词为“聚乙烯醇,复合材料,组织工程支架”,英文关键词为“Poly (vinyl alcohol),composite material, tissue engineering scaffold”。
　　结果与结论：虽然聚乙烯醇及其复合材料还存在强度不够高、植入后有并发症等缺点,但这类材料具有良好的生物相容性和生物可降解特性,在组织工程中的应用从实验室到临床前研究都有很大的进展。对于其修复的长期效果还需要进一步深入研究。通过对材料表面进行修饰,改善细胞与支架材料的相互作用;通过模拟细胞生长微环境,制备仿生材料,提高材料的亲水性、对细胞的黏附性,促进细胞的分化增殖;构建具有可控三维多孔结构的支架,并赋予其控制释放细胞生长因子等功能,更好地仿生天然细胞外基质的结构和功能;制备出降解速度与机械强度能够完全适应组织再生需要的支架,研制复合、仿生材料是今后支架材料研究的主要方向。     

人工骨材料修复骨缺损：多种复合后的生物学与力学特征

背景：当前应用广泛的骨缺损修复方式主要有自体骨移植、异体骨移植和人工骨移植,人工骨移植可避免患者自身取材的痛苦和并发症及同种异体骨免疫排斥的危险。目的：综述近几年来国内外常用的几种人工骨材料的研究进展情况。方法：应用计算机检索2007至2013年中国期刊全文数据库、PubMed 数据库、中国生物医学文献数据库、FMJS 数据库中有关人工骨材料的研究。中文检索词为“人工骨,材料,骨缺损,骨移植”,英文检索词为“artificial bone,material,bone defect,bone graft”。结果与结论：目前常用的人工骨材料有天然高分子材料、人工合成高分子、无机材料、纳米材料。理想的骨移植替代物应该具备以下条件：良好的生物相容性;局部形成微酸性生物环境;利于血管和成骨细胞长入;可完全生物降解;兼具骨生成性、骨传导性和骨诱导性。生物蛋白胶降解及组织相容性较好,且可塑形,但强度较差,以后研究方向主要为加强其强度。人工合成及无机材料强度及支架作用较好,但组织相容性较差,提高其组织相容性很重要。纳米材料为较合适的人工骨材料。目前应用于骨组织工程研究的人工骨材料均有各自的长处和不足,尚不能同时满足理想的骨组织工程细胞外基质材料各方面的要求,而且在生物学和力学特性上与天然骨有差异,故将多种类型材料复合并进行结构和功能修饰,是研制理想骨缺损修复材料的方向。     

软骨组织工程中支架材料的文献回顾

背景：目前报道的软骨组织工程支架材料,大体分为天然高分子材料、人工合成可降解材料、天然材料与合成高分子材料复合构造的新型生物材料和纳米材料4大类。目的：总结近年来国内外关于组织工程支架材料的文献,对其进行简要综述,并探讨目前存在的问题和应用前景。方法：由第一作者应用计算机检索PubMed数据库及中国期刊网全文数据库1997-01/2011-01有关软骨组织工程支架材料的文章,英文检索词为＂natural polymer materials,synthetic materials,new biological materials,nanometer materials,scaffold materials,cartilage tissue engineering＂,中文检索词为＂天然高分子材料,人工合成材料,新型生物材料,纳米材料,支架材料,软骨组织工程＂。排除重复性研究,共保留33篇文献进行综述。结果与结论：软骨组织工程支架已由先前的单一材料逐渐向复合材料转变,其孔隙率更高、抗原性更低、组织相容性更好,软骨细胞的黏附及增殖更好。结合计算机辅助设计和三维打印快速成形技术,将生物可降解材料预制加工成精确形状,通过降解速率较慢的内支撑支架,维持材料支架的精确外形,研发具有一定机械强度、适当孔径和精确外观形状的可降解生物支架材料是未来的发展方向。     

制备软骨组织工程支架的材料和方法

背景:软骨组织工程的研究为修复软骨缺损提供了新的思路和方法,其中如何获得理想的组织工程支架是这一研究的核心和难点。目的:回顾性分析软骨组织工程支架的材料选择和制备方法。方法:由第一作者检索2000至2012年PubMed数据库、ELSEVIER SCIENCEDIRECT、万方数据库、中国知网库有关制备软骨组织工程支架的材料选择和方法等方面的文献。结果与结论:软骨支架材料分为天然生物材料、人工合成高分子材料和复合材料。可采用相分离法、溶剂浇铸/粒子沥滤技术、气体发泡技术、快速成型技术及静电纺丝法制备支架材料。由于胶原、琼脂糖和藻酸盐等水凝胶类天然材料可提供足够的生物相容性、增殖和黏附能力及亲水性,电纺的人工合成高分子材料复合支架又可以保证支架的力学强度、塑形要求、孔隙率、可降解性等,将天然材料利用包埋技术和表面修饰技术复合于电纺的高分子复合材料支架上将更有利于支架性能的发挥。     

组织工程软骨生物支架材料研究新进展

目的:软骨组织损伤后自身修复能力有限,组织工程学使得关节软骨的生物学替代物即人工软骨显示出美好的前景。软骨生物支架材料为组织工程的重要一环,探讨软骨生物支架材料的研究进展对构建人工软骨具有重大意义。资料来源:应用计算机检索PubMed数据库2003-01/2006-12有关组织工程软骨生物支架材料的文章,检索词“articular,tissue engineering,scaffold”,限定文章语言种类为English。同时计算机检索中文期刊全文数据库2003-01/2006-12期间的相关文章,检索词“软骨、组织工程,支架”,限定文章语言种类为中文。资料选择:对资料进行初审,选取符合研究要求的有关文章找全文。纳入标准:文章所述的内容应与组织工程软骨生物支架材料研究相关。排除标准:重复或类似的同一研究、Meta分析、综述文献。资料提炼:共收集到185篇相关文章,排除重复或类似的同一研究、综述,30篇符合研究要求。资料综合:人工软骨生物支架材料按其来源可分为:天然生物材料、人工合成高分子材料和复合材料。①天然生物材料生物相容性、细胞黏附性好,亲水性强,但力学强度差、吸收过快,而且难以大批量生产。②人工合成高分子材料具有可控降解速度、力学强度好、易于塑形,但亲水性不够,对细胞的黏附性较弱以及有免疫反应、排斥反应等。③复合材料即将两种或两种以上具有互补特征的生物相容性可降解材料,按一定比例和方式组合,可设计出结构与性能优化的三维材料,以弥补单用人工合成或天然生物材料的缺陷,提高支架的整体性能。复合材料的制备不仅包括同一类生物材料的复合,还包括不同类别生物材料之间的交叉复合。结论:通过对支架材料进行表面修饰、采用新型构建技术以及利用天然和合成材料的各自优势联合应用,进行多材料复合,以研制出具有生物相容性好、力学适应能力强的复合材料、仿生材料、智能材料将是近年来人工软骨生物支架材料的主要研究方向。     

骨填充材料在骨肿瘤中的应用

背景：由于肿瘤造成的骨组织缺损是临床面临的难题之一,而如何修复骨缺损是骨科领域的热点问题。目的：介绍各种骨填充材料在骨肿瘤中的应用,并观察硫酸钙人工骨复合自体骨修复骨肿瘤骨缺损的临床疗效。方法：以＂骨填充材料,骨肿瘤,骨缺损＂为中文关键词;以＂bone filled materials,bone tumor,bone defect＂为英文关键词,采用计算机检索2001-01/2011-01PubMed及CNKI数据库相关文章。共检索到文献40篇,最终纳入符合标注的文献24篇。结果与结论：用于骨肿瘤骨缺损的骨填充材料众多,主要分为自体骨、同种异体骨、人工合成材料。有学者应用复合材料取得了较好的疗效。每种材料在修复骨肿瘤骨缺损中都有各自的优缺点。到目前为止,还没有发现一种理想的骨肿瘤骨缺损填充材料。通过骨组织工程技术获得所需的骨填充材料,可能是今后的发展方向之一。     

组织工程材料修复半月板运动损伤的可行性及特点

背景：组织工程技术的发展为半月板损伤的修复和再造开辟了新的途径,利用该技术构建有功能的半月板在防治半月板切除后的并发症中有重要意义。目的：综述了组织工程材料在半月板运动损伤修复中的可行性及特点。方法：由第一作者检索1990/2010 PubMed数据库及中国知网数据库有关天然生物材料、人工合成材料、纳米材料修复半月板损伤的文章。英文检索词为＂meniscus,sports injuries,repair,tissue engineering,material＂,中文检索词为＂半月板,运动损伤,修复,组织工程,支架材料＂。结果与结论：由于半月板的血供特点,致使半月板无血运区损伤不具备愈合能力。组织工程技术的发展为半月板损伤的修复和再造开辟了新途径。目前报道较多的修复半月板支架材料主要有天然生物材料、人工合成材料、纳米材料等。组织工程化半月板的研究已取得了阶段性的成果,但对支架材料正处于研发实验阶段,还没确定出一种最理想的材料,因此寻求一种具有良好的细胞相容性,可控制的降解率并具有一定力学强度的支架材料仍是半月板组织工程的研究热点。     

生物材料复合支架与运动性关节软骨缺损的修复

目的：探讨复合支架的组织工程学特性及其修复关节软骨缺损的性能评价。方法：以＂关节软骨、生物材料、工程软骨、复合材料、复合支架＂为中文关键词,以＂tissue enginneering,articularcartilage,scaffold material＂为英文关键词,采用计算机检索中国期刊全文数据库、PubMed数据库（1993-01/2010-11）相关文章。纳入复合支架材料-细胞复合物修复关节软骨损伤相关的文章,排除重复研究或Meta分析类文章。结果：共入选18篇文章进入结果分析。复合支架是当前软骨组织工程中应用较多的支架,它是将具有互补特征的生物相容性可降解支架,按一定比例和方式组合,设计出结构与性能优化的复合支架。较单一支架材料具有显著优越性,具有更好的生物相容性和一定强度的韧性,较好的孔隙和机械强度。复合支架的制备不仅包括同一类生物材料的复合,还包括不同类别生物材料之间的交叉复合。可分为纯天然支架材料、纯人工支架材料以及天然与人工支架材料的复合等3类。结论：复合支架使生物材料具有互补特性,一定程度上满足了理想生物支架材料应具有的综合特点,但目前很多研究仍处于实验阶段,还有一些问题有待于解决,如不同材料的复合比例、复合工艺等。     

不同生物材料复合支架对关节软骨缺损的修复评价

背景：不同生物材料制备的复合软骨支架其修复软骨缺损也各具特点。目的：探讨不同生物材料制备复合支架的组织工程学特性及其修复关节软骨缺损的性能评价。方法：以＂软骨组织工程,生物材料,工程软骨,复合支架＂为中文关键词,以＂tissue enginneering,articular cartilage,scaffold material＂为英文关键词,采用计算机检索中国期刊全文数据库、PubMed数据库（1993-01/2010-11）相关文章。纳入复合支架材料-细胞复合物修复关节软骨损伤等相关的文章,排除重复研究或Meta分析类文章。结果与结论：复合支架是当前软骨组织工程中应用较多的支架,它是将具有互补特征的生物相容性可降解支架,按一定比例和方式组合,设计出结构与性能优化的复合支架。较单一支架材料具有更好的生物相容性和一定强度的韧性,较好的孔隙和机械强度。复合支架的制备不仅包括同一类生物材料的复合,还包括不同类别生物材料之间的交叉复合。可分为纯天然支架材料、纯人工支架材料以及天然与人工支架材料的复合等3类。复合支架使生物材料具有互补特性,一定程度上满足了理想生物材料支架应具的综合特点,但目前很多研究仍处于实验阶段,还有一些问题有待于解决,如不同材料的复合比例、复合工艺等。     

不同材料构建组织工程软骨及支架的应用

背景：组织工程技术的发展为软骨的再生和修复提供了新的途径,根据软骨自身的结构和特点,作为人工软骨的替代材料和支架材料应具有良好的生物力学性能。目的：总结运动性关节软骨损伤修复材料及其支架材料的应用进展及其生物替代材料的生物力学特征,评价目前组织工程软骨材料应用的性能及发展前景。方法：以＂组织工程;软骨组织;支架材料;生物相容性＂为关键词,应用计算机检索维普数据库和PubMed数据库中1990-01/2011-04关于组织工程软骨应用研究的文章,纳入与有关生物材料与组织工程软骨相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以24篇文献为主重点进行了讨论组织工程软骨材料的种类、性能及其应用效果和前景。结果与结论：目前关节软骨修复领域以自体软骨移植效果为最佳,骨髓基质干细胞在离体试验及动物实验中研究较多,在临床应用中较少,尚在探索阶段。支架材料的应用比较繁复,天然材料、人工合成材料以及复合材料都存在一定的不足,虽然复合材料成为研究的热点,但是某些性能并不能很好地符合支架要求,并且在机体内这些材料所带来的长期影响还不能预见,这就迫切需要新材料的出现,来更好地满足组织软骨织支架的要求,达到修复和重建的目的。     

运动性关节软骨缺损支架材料的选择及其生物相容性

背景：骨软骨支架是用于承载细胞,供细胞黏附、生长、增殖、分化的载体。目的：总结运动性关节软骨缺损支架材料的应用进展及其生物替代材料的生物相容性。方法：以＂关节软骨,生物材料,工程软骨,支架材料,生物相容性＂为中文关键词,以＂tissue enginneering,articular cartilage,scaffold material＂为英文关键词,采用计算机检索维普数据库、PubMed数据库1993-01/2010-11相关文章。纳入与有关修复关节软骨损伤、生物材料、支架材料、生物相容性等相关的文章。以20篇文献为重点对运动性关节软骨缺损修复用的生物材料的生物相容性进行了讨论。结果与结论：天然软骨支架材料因其具有细胞识别信号,故生物相容性好,细胞黏附率高,但力学性能较差。有些人工合成材料生物相容性不理想、亲水性差、对细胞吸附不足,人工合成高分子聚合物生物相容性良好。复合支架利用不同生物材料的优点克制材料的局限性制备理想的复合支架,其混合比例、混合技术还有待进一步研究。目前尚无一种材料完全满足组织工程的要,通过材料制备技术的改进或将几种不同材料的复合,材料的性能会不断的提高。     

软骨修复材料种类的比较

背景：软骨修复材料要求具有特定的生化、物理性质,如极强的生物相容性、合适的生物降解性、可控的孔径大小、足够的孔隙率等。目的：对比分析各种软骨修复材料的特点。方法：应用计算机检索万方数据库、CNKI数据库2001/2010与软骨修复材料相关的文章,检索关键词为＂软骨,修复,支架材料,组织工程,生物材料＂。结果与结论：软骨组织工程支架材料分为天然支架材料、复合支架材料、可注射支架材料、仿生支架材料等。但是各种材料具有各自的优势与不足,目前多采用复合支架材料或利用仿生原理制备仿生支架材料或是可注射型支架材料,以充分发挥材料的优势,克服不足,使其生物力学特性更加接近天然骨组织。尽管骨组织工程研究已经取得了相当快速的进展和成果,但仍有许多问题需要解决：支架的免疫原性即降解转归及对机体的影响;支架是否可与软骨下骨有效结合;支架材料的降解速度是否可与组织形成相匹配;支架的生物力学性能是否与软骨组织相同或接近等。     

组织工程骨材料在运动性骨缺损修复中的评价

目的：评价组织工程化人工骨材料的性能和应用,寻找合理的骨缺损修复材料。方法：以＂组织工程,骨缺损,人工骨,纳米材料＂为中文关键词;以＂tissue engineering,bone defect,artificial bone,biological degradation＂为英文关键词,采用计算机检索1993-01/2009-10相关文章。纳入与有关组织工程相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以30篇文献为主,重点进行了讨论组织工程纳米级人工骨材料的种类及其性能。结果：可生物降解并具有生物活性的组织工程人工骨材料可作为一种较理想的支架材料应用于骨缺损修复组织工程。修复效果相当或接近自体骨,来源充足,既无免疫排斥反应,又避免取自体骨给患者带来的痛苦和并发症,不影响运动员重返赛场,运动员患者乐于接受。复合材料人工骨在解除运动员患者的后顾之忧的同时,也带来巨大的社会效益。基于纳米羟基磷灰石复合重组人骨形态发生蛋白2制成的支架,不但具有理想的生物相容性、生物降解性和较高的亲和性,而且能提高了骨诱导活性,能够促进新骨的形成。可生物降解并具有生物活性的组织工程人工骨材料在临床使用的初步情况表明,与人体生物相容性良好,无免疫排斥反应,愈合情况良好。结论：骨缺损是常见的运动损伤,一直为运动损伤研究热点。组织工程化骨缺损修复的研究近年来发展迅速,为运动损伤骨缺损修复带来了契机。组织工程复合材料可以发挥不同材料的优势,弥补单一材料的不足,是一种比较理想的支架材料。     

不同支架材料构建组织工程肌腱的性能评价

目的：总结修复肌腱损伤的主要组织工程支架材料及研究进展。方法：由第一作者采用电子检索的方式,在CNKI数据库中检索1902-01/2010-10有关生物材料应用于组织工程肌腱支架的研究文章,关键词为＂重建肌腱,生物材料,人工肌腱,组织工程,支架材料＂。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入18篇文献进行评价。结果：来源于自然界的天然生物材料主要有蚕丝、小肠黏膜下层、胶原、衍生肌腱支架材料等,保留了组织正常的三维网架结构,组织相容性好,但力学性能较差、降解速度快。人工合成高分子材料主要为聚乳酸和聚羟基乙酸、聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物、聚磷酸钙纤维等,但存在亲水性低、细胞黏附性能差的不足。结论：天然及合成高分子材料作为组织工程支架材料都有各自的优缺点,绝大多数还处于研究阶段,尚未应用于临床,因此改进支架材料的性能是目前研究的主要方向之一。     

周围神经损伤修复及功能恢复评价

目的：评价修复周围神经缺损的各种生物型人工材料的性能、应用以及功能恢复评定方法,寻找适宜的周围神经替代物。方法：以＂神经导管,周围神经损伤修复,生物材料,许旺细胞＂为关键词,采用计算机检索2004-01/2010-11相关文章。纳入与生物材料以及组织工程神经相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以28篇文献为主,重点讨论周围神经修复生物型人工材料的种类、性能以及适宜的功能恢复评定方法。结果：以脱细胞神经基质以及人工合成可降解材料为主体的复合型生物工程材料可作为较理想的支架材料应用于周围神经组织工程。脱细胞神经支架解决了自体神经来源受限、移植物排斥反应等问题,韧性与可塑性接近自体神经,微环境更利于周围神经再生。人工合成可降解材料具有生物降解、可塑性、一定的通透性等优势,且已有商品化成品出现。若将上述材料分别合理构建复合材料,有可能得到性能良好的组织工程神经移植物。周围神经修复后功能恢复评定方法主要以大体与形态学观察、组织学、神经肌肉机能学评定为主,辅以分子生物学技术。各类评定方法的应用有利于筛选出最适宜的周围神经损伤修复材料与构建方案。结论：周围神经损伤修复生物型人工材料研究发展迅速,但仍没有超越自体神经移植的支架材料。脱细胞神经基质以及人工合成可降解材料复合构建支架可作为较好的周围神经支架,但仍需要与种子细胞、神经营养因子等联合构建,以取得良好的促进再生效果。当前,对周围神经损伤修复效果的评定更加注重于神经肌肉功能的恢复,迫切需要筛选出最佳的修复材料以及构建方案以满足组织工程神经移植以及功能康复的要求,达到对周围神经损伤后形态、结构修复与功能重建的目的。