基于高温挤出打印的PLGA/β-TCP人工骨支架制备及其性能研究

目的制备具有较优力学性能和细胞增殖特性的聚乳酸-羟基乙酸共聚物/β-磷酸三钙[poly(lactic-co-glycolic acid)/β-tricalcium phosphate,PLGA/β-TCP]人工骨支架,为骨组织工程支架材料和结构的选择提供实验依据。方法以PLGA和纳米β-TCP为原材料,先将PLGA在加热筒中高温熔融,再将β-TCP混合搅拌均匀进行打印。采用高温挤出打印方法制备人工骨支架,研究不同材料配比(PLGA与β-TCP配比为4∶1、3∶1、2∶1)、不同孔径(200μm、300μm和400μm)、不同层高(4.2 mm、5.4 mm和6.6 mm)以及不同孔形(方形、45°倾斜和60°倾斜)对支架力学性能和细胞增殖性能的影响。打印9组支架,利用扫描电镜分析支架的形貌特征,用万能材料试验机测试支架的抗压强度、弹性模量,用CCK-8试剂盒进行细胞增殖性能测试。最后对实验数据进行极差分析,得出最优组合,并制作相应的支架,对其进行力学性能和生物性能的测试。结果在力学性能实验中,S5组支架显示出最好的抗压强度(7.23 MPa),S9组支架显示出最好的杨氏模量(356.1 MPa),与骨小梁相当;在细胞增殖实验中,S1组支架显示出最好的增殖特性。通过正交实验法,分析并实验验证,得出综合性能最优的支架参数为材料配比为4∶1、层高为6.6 mm、孔型为45°倾斜以及孔径为200μm。结论材料配比为4∶1、层高为6.6mm、孔型为45°倾斜以及孔径为200μm的支架基本能够满足某些松质骨(如骨小梁)的力学性能和细胞增殖性能,并可为后续相关研究提供实验和理论基础。     

基于3D打印羟基磷灰石支架的填充结构与力学性能研究

3D打印骨组织工程支架是近来的研究热点,而制备同时具有高孔隙率和足够力学性能的骨组织工程支架是研究的难点之一。在孔隙率相同条件下,探究不同填充角度结构对3D打印支架力学性能影响。首先用SolidWorks软件设计孔隙率相同的3种不同填充角度(45°、60°、90°)支架结构,以交点处结构作为支架的最小支撑单元,并用ABAQUS软件对其进行力学性能仿真,对仿真所得单元结构压缩模量进行累加,探究填充角度对支架力学性能的影响;进而通过3D打印制备3种填充结构的羟基磷灰石支架,测试支架的孔隙率和力学性能,对仿真结果进行验证。结果表明,仿真所得3种填充结构的压缩模量比为E_s(90°)∶E_s(60°)∶E_s(45°)=12.3∶10.9∶10.0。打印得到3种不同填充角度(90°,60°,45°)的羟基磷灰石支架孔隙率无显著性差异,其压缩模量比为E_s(90°)∶E_s(60°)∶E_s(45°)=15.4∶13.1∶10.0,与仿真结果趋势一致,90°填充的支架具有最高的抗压强度((7.36±0.63) MPa)和压缩模量((33.55 ± 2.49) MPa),与力学性能最低的45°填充支架相比,抗压强提高74.8%,压缩模量提高55.18%。在孔隙率相同的条件下,单个孔型面积越小,其压缩模量和抗压强度越高。该研究为制备最优填充结构的3D打印生物支架提供分析方法和理论依据。     

3D打印技术制备β-磷酸三钙仿生骨支架在兔股骨髁部骨缺损修复中的应用

目的 探讨采用3D打印技术制备的β-磷酸三钙(β-TCP)仿生骨支架的形态结构特点及其相关生物性能,并观察其修复新西兰兔股骨髁部骨缺损的效果。方法 选取5～6月龄新西兰大白兔20只,随机分为支架组和空白组,每组10只;两组大白兔按造模术后采集标本的时间不同又分为两个亚组,每组5只。两组大白兔均于左侧股骨用环钻钻取直径约5 mm、长约10 mm的圆柱形松质骨块,建立股骨髁骨缺损模型。空白组截取的10个松质骨标本,使用微计算机断层扫描技术进行扫描,获得骨缺损标本的结构影像学数据,通过3D生物打印系统设计出相应的仿生骨支架模型,再以β-TCP作为打印材料,打印出20枚仿生骨支架。取10枚β-TCP支架测量高度、直径,电子显微镜下观察β-TCP支架孔道形态结构特点,测量大孔的直径和孔隙率,使用电子力学测试机测定β-TCP支架的弹性模量与抗压强度。空白组10只大白兔造模后不植入任何材料。支架组10只大白兔在造模后,将制备的10枚β-TCP支架植入骨缺损处。分别于术后第6、12周使用耳缘静脉推注空气方法处死空白组和支架组的各亚组大白兔,于骨缺损部位或植骨部位上下离断、截取长约10 mm骨段,制备切片,HE染色,观察骨组织生长情况;采用Lane-Sandhu组织学评分标准对骨组织修复情况进行评价。结果 使用3D生物打印技术制备的20枚圆柱体β-TCP支架,与松质骨标本结构形态相似。支架高度(9.97±0.08)mm、直径(5.09±0.07)mm,松质骨标本高度(9.96±0.39)mm、直径(5.01±0.22)mm,支架与松质骨标本比较差异均无统计学意义(P值均＞0.05)。扫描电镜观察到支架表面及内部呈均匀多孔状,孔径相互连通,大小相仿,孔隙分布较均匀,在大孔侧壁布满了微孔,外形多为近似圆形;其中大孔直径为(223.02±18.20)μm,孔隙率为74.02%±1.38%。松质骨标本大孔直径(227.02±31.20)μm,孔隙率为76.02%±3.29%,支架与松质骨标本比较差异均无统计学意义(P值均＞0.05)。使用电子力学测试机测定支架的抗压强度为(2.93±0.65)MPa,弹性模量为95～190 MPa。骨组织切片HE染色:术后第6周,支架组植骨处可见较成熟的骨组织,骨小梁和骨髓组织增多,新生骨正在逐渐覆盖植骨材料,周围可见少量成骨细胞,出现少量新生骨并向材料内长入;空白组的骨缺损处周围有少量类骨组织形成,大量成纤维细胞和脂肪组织生长,未见明显成骨细胞及骨小梁结构。术后12周,支架组植骨处出现成熟的骨小梁和骨髓组织,有编织骨形成,新生骨量较多,部分材料已被吸收降解,材料存留较少;空白组的骨缺损处见少量骨组织从缺损边缘向内长入,大部分被成纤维细胞和脂肪组织填充。Lane-Sandhu组织学评分,术后6周、12周支架组分别为(5.2±0.3)、(8.1±1.2)分,空白组分别为(1.3±0.5)、(4.5±0.6)分,支架组评分均大于空白组,差异有统计学意义(t=7.341、12.672, P值均＜0.05)。结论 3D生物打印技术制备的β-TCP仿生骨支架,与松质骨标本的骨组织解剖结构形态相似,且具有良好的生物力学性能,可以提供个体化的仿生骨支架,修复新西兰兔股骨髁部骨缺损的效果良好。     

含纳米银颗粒的β-磷酸三钙复合支架的抗菌性和促成骨性的研究

目的研究一种含5%(质量分数)纳米单质银颗粒的-磷酸三钙复合支架(β-TCP-Ag)的细胞毒性及在家兔体内的抗菌性和促成骨性能,从而为临床治疗骨髓炎合并大面积骨缺损提供新的思路。方法体外:以100%-磷酸三钙支架(β-TCP)作为对照组,在体外用Cell Counting Kit-8(CCK-8)试剂检测支架浸提液对大鼠骨髓间充质干细胞(r BMSCs)的细胞毒性;体内:选取新西兰大白兔28只,以β-TCP为对照,一期在4周内建立兔股骨骨髓炎模型,再二期植入支架后分别饲养4周和12周,然后取支架植入区域骨组织,用平板涂布法检测金黄色葡萄球菌菌落的相对个数;用显微电子计算机断层扫描(Micro-CT)观察支架植入区域骨组织长入情况。结果CCK-8检测显示各组间细胞相对活性未见明显差异,表明β-TCP-Ag在体外未见有明显细胞毒性;细菌平板涂布法显示植入β-TCP-Ag组材料周围骨组织培养金黄色葡萄球菌菌落数远小于β-TCP组;Micro-CT分析表明β-TCP-Ag组骨缺损区域骨量明显高于β-TCP组。结论含5%纳米银颗粒的-磷酸三钙复合支架具有良好的生物相容性和抗菌能力,在体内杀灭细菌后有利于骨缺损的愈合,是一种良好的抗菌和骨缺损植入物材料。在改进骨感染合并骨缺损的治疗中具有重要的潜能。     

3D打印β-TCP/HA/PLA骨移植支架材料的研究

目的 制备个性化的3D打印骨移植支架修复材料,以满足骨缺损患者的需求.方法 运用计算机软件CAD设计出三维木堆结构的模型图,通过三维气浮运动平台,使用3D打印方法模拟出三维木堆结构的复合β-磷酸三钙(β-TCP)、羟基磷灰石(HA)和聚乳酸(PLA)材料的支架.再对支架材料进行抽真空热处理,X射线能谱仪检测其氯仿残留量,扫描电镜观察支架材料的表面形貌,最后用噻唑蓝(MTT)法检测支架材料对人SV40转染成骨细胞hFOB1.19的毒性.结果 当打印浆料的挤出气压在137.9～413.7kPa内,可打印出β-TCP/HA/PLA三维骨移植支架材料.成型后的三维骨移植支架材料经90℃保温抽真空处理及150℃热处理后能消除其中的氯仿;材料表面粗糙,拥有表面细孔和内部连通的微孔;其同hFOB1.19细胞共培养7d,细胞毒性等级为0级.结论 本研究制备的3D打印β-TCP/HA/PLA骨移植支架材料表面粗糙而具有通孔,利于成骨细胞的培养,且骨诱导作用明显,体现出3D打印在制备骨移植多孔材料上拥有很大的优势和发展前景.     

β-TCP/HAP双相煅烧骨的制备及其在BMP-2基因给药中的应用

研制了一种具有天然骨结构的β-磷酸三钙(β-TCP)／羟基磷灰石(HAP)双相可吸收煅烧骨(CB)，并评价其在BMP-2基因给药中作为骨髓间充质干细胞(BMSCs)载体的效果。方法 包括制备双相CB，行胶原表面涂层、X线衍射分析、扫描电镜观察、生物力学测定，并和BMP-2基因转染的BMSCs复合植入裸鼠皮下行诱导成骨试验和羊体内吸收时间的检测。X线衍射分析发现典型的HAP和β-TCP的双相波型。扫描电镜观察显示孔径和孔隙率均与松质骨相似，胶原表面涂层后细胞在材料表面贴附优良。该CB有一定的生物力学强度和合适的生物降解性。双相CB加Adv—hBMP—2转染的BMSCs能诱导裸鼠皮下大量骨痴形成，在BMP—2基因给药中是良好的细胞载体。     

β-TCP/α-CSH复合植骨材料的制备与理化性能检测

目的探讨近单相β-磷酸三钙(β-TCP)颗粒与α-半水硫酸钙(α-CSH)制备复合植骨材料的可行性和方法。方法松质骨通过2次煅烧和磷酸氢二胺[(NH4)2HPO4]溶液处理制备近单相β-TCP颗粒;二水硫酸钙在额定温度和压力下,采用水热方法制备α-CSH。将近单相β-TCP颗粒与α-CSH混合制备β-TCP/α-CSH复合植骨材料。进行差热-热重(DTA)、X射线衍射(XRD)、骨扫描电子显微镜、孔隙率和固化强度检测。结果采用两步煅烧法可成功制备近单相β-TCP颗粒,其孔隙率为57.63%,表现为大孔/微孔的双峰曲线;额定温度和压力可制备高纯度α-CSH。将β-TCP颗粒和α-CSH混合获得复合植骨材料,其固化后平均抗压强度在1 d时达到7.86 MPa,较β-TCP抗压强度升高约1倍。结论采用上述方法成功制备具有自固化性能的β-TCP/α-CSH新型复合植骨材料。     

体外构建新型骨组织工程三维复合体

体外实现兔脂肪干细胞(rADSCs)、利福喷丁聚乳酸缓释微球及羟基磷灰石/β-磷酸三钙(HA/β-TCP)的三维复合,构建既能抗结核又能填补、促进骨缺损的新型骨组织工程复合体。以HA/β-TCP为支架材料,通过缓慢滴加细胞型方式,将复乳溶媒挥发法制备的利福喷丁聚乳和定性分化诱导的rADSCs(茜红染色表征)体外制得新型骨组织工程三维复合体,并对其进行显微结构及药物缓释表征。结果表明,载药利福喷丁聚乳酸缓释微球大部分分布在18~28 μm,载药利福喷丁聚乳酸缓释微球在一定浓度下不影响rADSCs的分化诱导,层状膜形分布的成骨诱导后rADSCs牢固包绕利福喷丁聚乳酸缓释微球,分布在HA/β-TCP上,载药支架材料有着良好的药物缓释,体外维持最低抑菌浓度长达46 d。新型骨组织工程的三维骨组织工程复合体具有缓慢、持续的释药特性,且具有具有成骨活性。     

基底硬度与形貌协同对大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的影响

目的探讨基底硬度与形貌协同对大鼠骨髓间充质干细胞(rat bone mesenchymal stem cells,r BMSCs)形态、增殖以及成骨分化的影响。方法分别在硬度为3.5 MPa、槽、脊宽为0.3μm的聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)基底;硬度为3.5 MPa、槽、脊宽为1.8μm的PDMS基底;硬度为3.5 MPa的平面PDMS基底;硬度为0.27 MPa、槽、脊宽为0.3μm的PDMS基底;硬度为0.27 MPa、槽、脊宽为1.8μm的PDMS基底;硬度为0.27 MPa的平面PDMS基底上培养r BMSCs,利用倒置荧光显微镜观察r BMSCs的形态,CCK-8试剂盒检测r BMSCs的增殖情况,碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,ALP)试剂盒检测r BMSCs的ALP活性,免疫荧光技术检测骨钙蛋白(osteocalcin,OCN)及I型胶原(collagen type I,COL I)的表达,qRT-PCR检测Runx2 mRNA的表达。结果在硬度为3.5 MPa以及槽、脊宽为0.3μm的PDMS上r BMSCs铺展更好、增殖更快,ALP活性更高,OCN、COL I及Runx2mRNA表达量明显多于其他各组。结论基底硬度对r BMSCs的增殖有明显影响,而硬度与形貌能协同促进r BMSCs的增殖及成骨分化。研究结果有助于了解生物物理因素在某些疾病(如骨质疏松)发病机制过程中的作用,并可为骨组织工程新材料的研发提供理论基础。     

基于三维打印的磷酸三钙骨组织工程支架烧结工艺研究

磷酸三钙(TCP)是构建骨组织工程支架常用的生物陶瓷材料。三维(3D)打印的TCP支架具有精确可控的孔隙结构,但存在力学性能不足的问题。由于烧结工艺对生物陶瓷支架力学性能的影响至关重要,本文详细探讨了不同烧结温度对3D打印TCP支架的力学性能的影响,测试了不同烧结温度制备的支架的表观形貌、质量和体积收缩率、孔隙率、力学性能以及降解性能。结果表明,当烧结温度为1150℃时,晶粒生长充分、气孔最少,支架具有最大的体积收缩率、最小的孔隙率以及最优的力学性能,压缩模量和抗压强度可以分别达到(100.08±18.6)MPa和(6.52±0.84)MPa,能够满足人体松质骨力学强度的要求。此外,与其他烧结温度下制备的支架相比,1150℃下烧结制备的支架在酸性环境中降解最慢,进一步说明其在长期植入时具有更佳的力学稳定性。该支架可支持骨髓间充质干细胞(BMSCs)黏附和快速增殖,具有良好的生物相容性。综上,本文优化了3D打印TCP支架的烧结工艺,提高了其力学性能,为其作为承重骨的应用奠定了基础。     

聚己内酯和β-磷酸三钙复合支架经血小板衍生生长因子BB修饰后的促血管生成作用

背景：组织工程技术的发展为骨缺损的修复重建提供了新的思路,但是血管化问题使组织工程骨应用于临床受到了制约。血小板衍生生长因子在促进骨细胞形成的同时也可促进骨组织中血管的形成。目的：观察聚己内酯/β-磷酸三钙/血小板衍生生长因子BB支架对骨髓间充质干细胞成骨分化及人脐静脉内皮细胞增殖、黏附的影响,以及修复骨缺损的效果。方法：(1)利用3D快速成形机制备聚己内酯/β-磷酸三钙支架(记为PCL/β-TCP支架),将支架浸渍于血小板衍生生长因子BB溶液中制备聚己内酯/β-磷酸三钙/血小板衍生生长因子BB支架(记为PCL/β-TCP/PDGF BB支架)。(2)体外实验：将骨髓间充质干细胞、人脐静脉内皮细胞分别接种于两种支架上,检测骨髓间充质干细胞的成骨分化情况,检测人脐静脉内皮细胞的增殖、黏附与成血管基因表达。(3)体内实验：取21只成年大鼠,建立双侧胫骨缺损模型,实验组植入PCL/β-TCP/PDGF BB支架,对照组植入PCL/β-TCP支架,空白组不植入支架,每组7只。术后12周,进行Micro-CT扫描、骨组织形态学观察及成骨与成血管基因检测。结果与结论：(1)体外实验：与PCL/β-...     

纳米晶重组类人胶原基/聚乳酸复合支架材料的表征及细胞相容性研究

目的　制备纳米羟基磷灰石/重组类人胶原基/聚乳酸复合支架材料 (nano-hydroxyapatite/ recombinant human- like collagen/polylactic acid,nHA/RHLC/PLA),观察材料的形貌特征,探讨材料对骨髓基质干细胞(BMSCs)增殖、黏附及分化等生物学行为的影响。 方法　制备nHA/RHLC/PLA复合支架材料,应用X 光衍射分析（XRD）、红外光谱分析（FTIR）、ZWICK Z005 测试机对样品的化学成分、机械性能测试和压缩强度进行测试,通过扫描电镜检查等方法观察材料的表征;将犬骨髓基质细胞（BMSCs）接种在支架材料上培养,检测材料-细胞的黏附情况及材料对细胞生长增殖的影响。 结果　nHA/RHLC/PLA复合支架材料压缩强度均大于1MPa,达到了天然松质骨的最低强度。扫描电镜结果显示：支架材料呈三维多孔结构,孔为不规则多边形,孔的走向多样,纵向和横向孔隙互为交通,孔径在几十微米到300微米不等,孔隙率为75%~83%。nHA/RHLC/PLA复合支架材料表面BMSCs的黏附、生长良好;而BMSCs的增殖能力与对照组相比,差异无显著性意义(P>0.05)。 结论　nHA/RHLC/PLA复合支架材料符合组织工程骨支架的力学要求,具有良好的微观结构,无细胞毒性,细胞与支架生物相容性良好。利用重组类人胶原代替动物源性胶原制备纳米晶骨修复材料,规避了动物胶原交叉感染的风险,有望成为一种理想的骨组织工程支架材料。     

纳米羟基磷灰石/I型胶原复合人工骨组成结构及成骨活性的实验研究

按照仿生的方法合成纳米羟基磷灰石/I型胶原人工骨支架材料.采用扫描电镜、X线衍射分析、孔隙率测定的方法对人工骨支架材料进行分析.制作兔颅骨缺损模型,植入人工骨支架材料,组织切片观察支架材料在体内的反应.纳米羟基磷灰石/I型胶原人工骨支架材料呈疏松海绵状,具有100～300 μm的孔径和90%以上的孔隙率,具有类似天然骨的结构.植入兔颅骨缺损模型未出现急性或慢性的炎症反应,在4周左右人工骨支架内出现大量新生毛细血管,12周新生骨完全修复骨缺损,并形成成熟的骨小梁结构.纳米羟基磷灰石和I型胶原复合人工骨约3个月左右降解完全.     

经表面修饰的-TCP对BMSCs细胞增殖及分化作用的研究

目的研究三种材料,材料一：β-磷酸三钙支架（β—TCP）;材料二：明胶／1氐结晶度羟基磷灰石涂层-磷酸三钙支架（gel／lc—HA．β-TCP）;材料三：明胶／高结晶度羟基磷灰石涂层-β-磷酸三钙（gel／he-HA-β-TCP）。三种材料的细胞毒性及兔骨髓基质细胞（BMSCs）与材料共培养增殖的情况。方法取兔股骨骨髓腔细胞,进行贴壁培养BMSCs。在成骨诱导液中诱导BMSCs。将诱导后的BMSCs与三种支架材料在培养板内共培养1、3、5、7、9d。采用形态学观察、MTT法及ALP检测试剂盒等方法检测材料的BMSCs细胞毒性及BMSCs细胞在材料表面的增殖和分化能力。结果光镜及电镜下观察各组无显著差异。细胞毒性在0-1级。与细胞共培养,β-TCP组在第7．9天与阴性对照组差异有统计学意义。ALP检测,β-TCP组在第7、9天与阴性对照组差异有统计学意义（P〈0．05）,gel／lc—HA-β-TCP在第9天与阴性对照组差异有统计学意义（p〈0．05）。结论新型明胶／高结晶度羟基磷灰石涂层-β-磷酸三钙支架和明胶／低结晶度羟基磷灰石涂层-β-磷酸三钙支架与BMSCs生物相容性好,适合作为支架材料负载BMSCs构建组织工程骨。     

填充结构对3D打印聚己内酯支架力学性能的影响

背景:3D打印聚己内酯组织工程支架是近些年来研究的热点之一,选择合适的材料制备力学性能优良的多孔支架是当前研究的难点。目的:制备不同填充结构的三维多孔聚己内酯支架,研究其机械性能。方法:设计0°/90°、0°/60°、0°/60°/120°、0°/45°和0°/45°/90°/135°5种填充结构,采用生物3D打印机打印三维多孔聚己内酯支架,测试支架的孔隙率及压缩和拉伸性能。结果与结论:(1)5种支架的孔隙率比较差异无显著性意义(P> 0.05);(2)从Z方向压缩时,不同填充结构聚己内酯支架的压缩性能差异很小;(3)从Y方向压缩时,0°/45°、0°/60°、0°/90°三种支架的压缩性能随填充角度增加而增强,0°/45°/90°/135°支架的压缩模量和强度比0°/45°支架高,0°/60°/120°支架的压缩模量和强度比0°/60°支架强;(4)从X方向压缩时,支架压缩模量和强度的规律与Y方向压缩相反;在5种支架中,0°/45°/90°/135°支架的拉伸模量和强度最大,0°/90°支架的拉伸模量和强度最小,0°/45°、0°/60°、0°/90°支架的拉伸强度和模量随角度...     

载TGF-β1纳米粒的胶原/丝素蛋白复合支架的制备与表征

目的 构建一种载转化生长因子β1(TGF-β1)纳米粒的双层胶原/丝素蛋白复合支架.方法 制备载TGF-β1的壳聚糖-肝素(Ch-Hep)纳米粒,检测其形态、粒径、Zeta电位和包封率.制备不同胶原和丝素蛋白质量比(2∶8、3∶7、7∶3、8∶2、10∶0)的5种胶原/丝素蛋白复合材料,分别检测其吸水率、孔隙率、热水溶失率和生物相容性;选择其中2种综合性能良好的复合材料分别作为复合支架的疏松层和致密层,构建载TGF-β1纳米粒的双层胶原/丝素蛋白复合支架,观察其形态并进行体外释放动力学研究.结果 Ch-Hep纳米粒的平均粒径为(718.2±73.6) nm,Zeta电位为(25.5±0.8) mV,对TGF-β1的包封率为(84.82±1.57)％.随着胶原/丝素蛋白复合材料中胶原含量的增加,材料的吸水率、孔隙率逐渐增加,热水溶失率逐渐降低;5种材料对骨髓间充质干细胞(BMSCs)均有促生长和增殖的作用.综合考虑后选用质量比为3∶7和7∶3的胶原/丝素蛋白复合材料分别作为复合支架的致密层和疏松层,构建的胶原/丝素蛋白复合支架为双层结构,一侧结构致密,另一侧疏松多孔.体外释放动力学研究表明,复合支架对TGF-β1具有定向时空控制性释放作用.结论 载TGF-β1纳米粒的双层胶原/丝素蛋白复合支架对TGF-β1具有良好的时空控制释放作用,有望作为生长因子的控缓释支架材料应用于软骨组织工程.     

3D打印胶原/壳聚糖支架改善大鼠脊髓损伤后神经功能恢复

文题释义：壳聚糖：为一种天然多糖,是虾蟹等低等动物外壳的重要成分,具有一定的机械强度,并且具有良好的生物相容性和抗菌性,在生物工程领域具有较好的应用前景。 3D生物打印：是组织工程中最重要的技术之一。目前常用的三维生物打印方法包括喷墨打印、挤压生物打印和激光生物打印,选择好合适的材料后,在计算机指导下根据所选择的生物材料和细胞类型逐层准确地打印出所设计的结构。 背景：3D打印技术可以根据需求制备出满足脊髓植入形状、大小和表面形态要求的生物支架。 目的：观察3D打印胶原/壳聚糖支架对脊髓损伤大鼠神经功能恢复的影响。 方法：将胶原和壳聚糖按2∶1的质量比混合,采用冷冻干燥法制备普通胶原/壳聚糖支架,采用3D打印机制备3D打印胶原/壳聚糖支架,分别测量两种支架的孔隙率和弹性模量,电镜观察支架形态。将神经干细胞分别与3D打印胶原/壳聚糖支架、普通胶原/壳聚糖支架共培养,进行扫描电镜观察与CCK-8检测。将40只雌性SD大鼠(由中国人民解放军医学科学院军事科学院提供)随机分成4组：假手术组、脊髓损伤组、普通胶    原/壳聚糖支架组和3D打印胶原/壳聚糖支架组,后3组制作脊髓全横断损伤模型,普通胶原/壳聚糖支架组和3D打印胶原/壳聚糖支架组损伤处填充对应的支架材料,术后相应时间点进行后肢功能BBB评分、斜坡实验、神经电生理检测与磁共振平扫。实验方案经天津市神经创伤重点实验室伦理委员会批准。 结果与结论：①扫描电镜显示,3D打印胶原/壳聚糖支架具有互连的多孔结构,普通胶原/壳聚糖支架内部结构紊乱;②神经干细胞在3D打印胶原/壳聚糖支架表面生长良好,完全伸展,且3D打印胶原/壳聚糖支架表面神经干细胞的活性显著高于普通胶原/壳聚糖支架组(P < 0.05);③3D打印胶原/壳聚糖支架的孔隙率与弹性模量均高于普通胶原/壳聚糖支架组(P < 0.05);④3D打印胶原/壳聚糖支架组术后3-8周的BBB评分高于脊髓损伤组、普通胶原/壳聚糖支架组(P < 0.05),术后4,6,8周的斜坡实验角度大于脊髓损伤组、普通胶原/壳聚糖支架组(P < 0.05);⑤3D打印胶原/壳聚糖支架组术后8周的运动诱发电位振幅、体感诱发电位振幅大于脊髓损伤组与普通胶原/壳聚糖支架组(P < 0.05),运动诱发电位潜伏期、体感诱发电位潜伏期短于脊髓损伤组与普通胶原/壳聚糖支架组(P < 0.05);⑥磁共振平扫显示与脊髓损伤组及普通胶原/壳聚糖支架组比较,3D打印胶原/壳聚糖支架组损伤处具有较好的连续性与较多的神经纤维束通过;⑦结果表明,3D打印胶原/壳聚糖支架可促进脊髓损伤大鼠神经功能的修复。 ORCID: 0000-0001-5771-8222(史新宇) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程     

新型聚己内酯/磷酸钙支架的制备及生物相容性研究

探讨新型聚己内酯(PCL)/磷酸钙(CPC)复合材料支架的制备方法及对骨髓基质细胞(BMSCs)的生物相容性。采用溶液共混法,利用可溶盐晶体做造孔剂,制备PCL/CPC复合材料支架,以单纯PCL和CPC支架为对照组,Q800型动态力学分析仪进行动态力学性能试验(DMA),采用排水法测量孔隙率;灭菌后通过与犬BMSCs体外共同培养后细胞形态、生长曲线、碱性磷酸酶(ALP)染色和半定量及骨钙素(OC)半定量等方法检测细胞在支架材料上的黏附、增殖及成骨分化情况,动物体内异位成骨检测其成骨情况。结果显示,复合材料的储能模量在PCL/CPC比例为7:3时达到最大,制得的材料孔径为250～350μm,多孔支架的孔隙率为70%～80%;BMSCs在新型PCL/CPC组、CPC组支架表面分布均匀,生长增殖明显较PCL组活跃(P<0.05);PCL/CPC组、CPC组BMSCs成骨行为与PCL组之间有显著差异(P<0.05)。动物体内异位成骨检测提示,4周时PCL/CPC组为13.78%±1.60%、CPC组BMSCs为15.29%±1.20%,成骨显著强于PCL组BMSCs的7.56%±2.20%(P<0.05),表明PCL和CPC的复合明显改善了两种材料的缺陷,获得的PCL/CPC支架具有良好的生物相容性,可与BMSCs共同构建具有成骨能力的三维立体组织工程化骨。     

组织工程骨-软骨复合支架的构建与优化

背景：制备具有细胞识别信号的细胞外基质替代材料及仿生支架是目前组织工程支架材料研究的重点和热点。 目的：制备并筛选出能够满足构建骨-软骨复合组织要求的多孔三维支架,并评价其生物学性能。 方法：制备胶原-壳聚糖、明胶-硫酸软骨素-透明质酸钠、胶原-陶瓷化骨、明胶-陶瓷化骨支架材料,以新鲜关节为对照组。 结果与结论：胶原-壳聚糖支架孔径50-200 μm,孔隙率(90.5±2.1)%;明胶-硫酸软骨素-透明质酸钠支架孔径100- 150 μm,孔隙率(78.0±1.1)%;胶原-陶瓷化骨支架孔径400-500 μm,孔隙率(67.5±2.1)%;明胶-陶瓷化骨支架孔径300-400 μm,孔隙率(65.9±1.2)%。明胶-硫酸软骨素-透明质酸钠与明胶-陶瓷化骨支架基本符合实验要求,其结构与生物化学成分近似于自然细胞外基质,能够模拟细胞外微环境。说明明胶-硫酸软骨素-透明质酸钠与明胶-陶瓷化骨支架可作为复合组织的支架。     

人瘦素基因过表达增强大鼠骨髓基质细胞成骨能力

目的探讨人瘦素(h LEP)基因修饰对大鼠骨髓基质细胞(r BMSCs)成骨能力的影响。方法以转染h LEP腺病毒载体(Ad5-h LEP-EGFP)的r BMSCs为实验组,空载体(Ad5-EGFP)转染的r BMSCs和未转染的r BMSCs为对照组。MTT法检测细胞增殖情况,实时荧光定量PCR法检测Ⅰ型胶原(Col-Ⅰ)和碱性磷酸酶(ALP)mRNA的表达,茜素红染色检测矿化结节形成能力。同时,将各组r BMSCs与β磷酸三钙(β-TCP)复合后移植于裸鼠皮下培养8周,观察新骨形成情况。结果 Ad5-h LEP-EGFP能有效转染r BMSCs,转染后细胞增殖活性无明显改变,但Col-Ⅰ和ALP mRNA的表达较对照组有明显提高(P0.05),矿化结节形成能力也更强(P0.05)。而且,h LEP修饰后的r BMSCs能与β-TCP结合形成组织工程化复合物,并能在裸鼠体内形成更多的类骨样组织。结论 h LEP修饰的r BMSCs可增强细胞成骨能力,有望应用于骨及牙周组织再生研究。