丝素蛋白纳米羟基磷灰石复合材料的生物安全性

BACKGROUND: Silk fibroin has excellent biocompatibility, biodegradability and unique mechanical properties. Its composite, silk fibroin/nano-hydroxyapatite, can simulate the composition and structure of nature bone tissue, contributing to remedying the insufficient mechanical properties of nano-hydroxyapatites. OBJECTIVE: To observe the biological safety of silk fibroin/nano-hydroxyapatite composites. METHODS: Silk fibroin/nano-hydroxyapetite composite biomaterial was synthesized by the coprecipitation method using silk fibroin, calcium chloride and diammonium phosphate as raw materials. According to the demands of International Standard Organization (ISO10993) and Technical Evaluation Standards of Biomedical Materials and Medical Instruments promulgated by Chinese Board of Health (GB/T 16886), experiments of cell toxicity in vitro, acute toxicity and hemolysis were investigated to evaluate the biocompatibility of silk fibroin/nano-hydroxyapetite composite. RESULTS AND CONCLUSION: L929 cells co-cultured with silk fibroin/nano-hydroxyapatite composite leaching liquor had good cell morphology, metabolism and proliferation. The leaching extract of silk fibroin/nano-hydroxyapatite composite injected into mice intraperitoneally had no significant adverse reactions. And silk fibroin/nano-hydroxyapatite composite extracts caused 2.39% blood hemolysis, less than the international standards 5%. These experimental results on cell toxicity test in vitro, acute toxicity and hemolysis met the demands of ISO10993 and GB/T, which show the biological safety of the silk fibroin/nano-hydroxyapatite composite for clinical application.     

纳米羟基磷灰石复合骨形态发生蛋白2与骨髓基质干细胞的体外培养*☆

背景：纳米级羟基磷灰石支架材料复合骨形态发生蛋白2因子组织构建模式组合后对骨髓基质干细胞的作用是叠加促进或抑制作用以及其生物相容性如何？ 目的：验证纳米羟基磷灰石复合骨形态发生蛋白2与骨髓基质干细胞在体外共同培养下的生物相容性和成骨性。 方法：将兔骨髓基质干细胞体外培养、传代和扩增,经鉴定后将第3代细胞分别接种在对照组、骨形态发生蛋白2组、纳米羟基磷灰石组、纳米羟基磷灰石/骨形态发生蛋白2组4种培养液中。 结果与结论：对照组和纳米羟基磷灰石组的细胞倍增时间较骨形态发生蛋白2组、纳米羟基磷灰石/骨形态发生蛋白2组两组长;骨形态发生蛋白2组和纳米羟基磷灰石/骨形态发生蛋白2组细胞增殖能力及碱性磷酸酶测量值明显大于对照组和纳米羟基磷灰石组(P < 0.01)。提示纳米羟基磷灰石复合骨形态发生蛋白2的组织构架不仅与骨髓基质干细胞之间具有良好的生物相容性,还可发挥骨形态发生蛋白2促进骨髓基质干细胞增殖和定向分化成骨的作用。 关键词：纳米羟基磷灰石;骨形态发生蛋白2;骨髓基质干细胞;生物相容性;支架;碱性磷酸酶 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.12.009 中图分类号: R318  文献标识码: B       

仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原的制备及其细胞相容性

背景：目前骨组织工程常用的支架材料主要有无机材料、有机高分子材料及天然衍生材料等,上述材料各有优缺点,为了充分发挥各类材料的优势,弥补其不足,目前多采用联合材料制备复合支架。 目的：制备新型仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原,并观察其对骨髓间充质干细胞增殖、黏附及分化的影响。 方法：制备壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原复合支架材料,扫描电镜观察支架材料表面微观形貌;采用真空吸附法将骨形态发生蛋白7多肽与支架材料复合,高效液相色谱仪检测骨形态发生蛋白7多肽在体外的释放规律;将骨髓间充质干细胞接种到复合骨形态发生蛋白7多肽的仿生支架材料上,以未复合多肽的支架材料作为对照,检测支架材料表面细胞增殖、黏附率、生长形态及碱性磷酸酶活性。 结果与结论：壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原支架材料呈多孔状,孔径10~100 µm;骨形态发生蛋白7多肽可以从支架材料中缓慢释出;在复合多肽的仿生支架材料表面,骨髓间充质干细胞的黏附及向成骨细胞方向分化能力均明显强于对照组(P < 0.05),而增殖能力与对照组差异无显著性意义(P > 0.05)。说明新型仿生支架材料骨形态发生蛋白7多肽/壳聚糖/纳米羟基磷灰石/胶原是一种理想的骨组织工程支架材料,具有良好的细胞相容性。     

人重组骨形态发生蛋白-2在脊柱融合中的作用

脊柱融合是治疗脊柱结核、感染、畸形、椎间盘退行性病变脊柱疾患的有效手段,促进脊柱融合成骨率的方法之一就是使用自体骨移植,但其存在来源有限、取骨处疼痛等弊端,目前人重组骨形态发生蛋白-2(The role of recombinant human bone morphogenetic 2,rh BMP-2)负载于载体是一种理想的自体骨移植材料的替代物,广泛应用于脊柱融合术中,但近来发现了与其相关的一些副反应。本文就其在脊柱融合中的应用的安全性、有效性及相关的副反应进行综述。     

人重组骨形态蛋白-2在脊柱融合中并发症的研究

自体骨移植物具有天然的骨诱导和骨传导特性,是骨移植材料中的金标准,但其存在局限性。目前重组人骨形态发生蛋白-2(rhBMP-2)被广泛应用于临床中以提高脊柱融合率。但其应用范围远超美国食品药品监督管理局(FDA)标准,同时也出现了很多并发症。因此研制出新型骨修复材料成为了目前亟待解决的问题。     

丝素/壳聚糖/纳米羟基磷灰石构建的骨组织工程支架

背景：丝素蛋白、壳聚糖及纳米羟基磷灰石均是天然材料,具有良好的生物活性和理化特性,作为人体组织工程材料已取得了一定的成果,但3种材料在单独应用的研究中还存在一定的缺陷。 目的：制作丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石三维支架材料,分析其特性。 方法：将丝素蛋白、壳聚糖、纳米羟基磷灰石分别配制成2%的溶液后,分别按照 1∶1∶0.5,1∶1∶1, 1∶1∶1.5 的体积比混合,采用冷冻干燥与化学交联技术制备成三维复合支架材料。检测三维复合支架的孔隙率、吸水膨胀率及热水溶失率,采用材料力学测验机测试干燥三维复合支架材料的拉伸和压缩弹性模量,采用扫描电镜检测三维复合支架的孔径。 结果与结论：丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石三维复合支架在干燥状态下呈白色,无特殊气味,为稳定固态的圆柱体,触之有明显的抗压能力和弹性。随着复合支架材料中纳米羟基磷灰石含量的增高,支架材料的孔隙率、吸水膨胀率、平均孔径呈逐渐减小趋势,热水溶失率及抗压能力表现出相反的趋势,结果显示以1∶1∶1体积比制作的支架更符合骨替代材料要求,其平均孔径为85.67 µm、吸水膨胀率的为(135.65±4.56)%、热水溶失率为(22.84±1.06)%,支架材料内部孔隙均匀,呈现网状结构,孔隙之间交通发达,网状结构本身约10 µm。     

重组人类骨形态发生蛋白2复合纤维蛋白凝胶与血管内皮生长因子进行的脊柱融合

BACKGROUND: Bone morphogenetic protein 2 possesses osteoinduction, and vascular endothelial growth factor plays a positive regulatory role in osteogenesis and bone repair. So what will happen if both of them are used for spinal fusion?     

纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架的制备工艺*

随着骨组织工程学研究的逐步深入,人工骨移植材料的研究得到全新的发展。骨组织工程应用于骨缺损修复的价值己被人们接受,其中支架材料研究是骨组织工程的核心内容和中心环节。羟基磷灰石(HA)是公认的性能良好的人工骨材料,大量的生物相容性实验证明羟基磷灰石无毒、无刺激、不破坏生物组织,并能与骨形成牢固的化学结合具有很好的生物     

重组人骨形态发生蛋白2/骨修复材料的制备与性能

BACKGROUND: It has become a hotspot to prepare the bone repair material that exhibits natural bone structure and is used in combination with biological factors. OBJECTIVE: To prepare the recombinant human bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2)/bone repair material, and to evaluate its capacities of release, activity and ectopic osteoinduction. METHODS: A collagen-binding domain was added to the N-terminal of native rhBMP-2 that allowed bind to collagens in the bone repair material. Then, rhBMP-2/bone repair material was obtained through freeze-dried method. The releasing ability of rhBMP-2 in vitro was assayed by ELISA. C2C12 cell lines were loaded to the composite material with 0.25, 0.5 and 1 µg rhBMP-2, respectively. Afterwards, alkaline phosphatase activity was detected at 72 hours. The composite materials with 0, 2, 5 and 10 µg rhBMP-2 were implanted into the quadriceps of Sprague-Dawley rats, respectively. Alkaline phosphatase activity and the newly formed bone were detected at 2 and 4 weeks after implantation. The CY-7-labeled composite material was implanted into the quadriceps of Sprague-Dawley rats to observe its stability. RESULTS AND CONCLUSION: Substantially no rhBMP-2 from the rhBMP-2/bone repair material was released within 45 days. The alkaline phosphatase activity of C2C12 was in a rise with the increased concentration of rhBMP-2. The stability of the composite material in vivo was better, the alkaline phosphatase activity and ectopic bone formation increased as the concentration of rhBMP-2 rose. To conclude, the rhBMP-2/bone repair material preserves the stability of rhBMP-2, and improves ectopic osteoinduction ability.     

重组人骨形态发生蛋白-2结合纳米晶胶原基骨材料植骨融合在腰椎不稳症中的临床应用

目的观察重组人骨形态发生蛋白-2﹙rhBMP-2﹚结合纳米晶胶原基骨材料﹙nHAC﹚行腰椎间融合治疗腰椎不稳症的疗效。方法 2008年1月~2010年12月23例﹙27个节段﹚腰椎不稳患者,所有患者均行腰椎椎弓根螺钉固定系统,辅助以rhBMP-2结合nHAC椎间植入融合椎体。结果全部病例获随访,手术后平均随访13.5月,按照JOA评价标准,优14例,良6例,可3例。优良率86.9%。结论 rhBMP-2结合nHAC行腰椎间融合治疗腰椎不稳症是一种比较理想的治疗方法。     

重组人骨形态发生蛋白2复合骨在腰椎融合中的效果

背景：诸多研究已证实重组人骨形态发生蛋白2在骨形成及骨折愈合中发挥十分重要的作用,但单纯予以重组人骨形态发生蛋白2植入容易出现扩散和降解,无法对新骨形成予以持续性的影响。 目的：观察重组人骨形态发生蛋白2复合骨在兔腰椎中的融合效果。 方法：取30只新西兰大白兔,构建后路腰椎横突间植骨融合模型,随机均分为3组,分别在L5-6横突间植入自体髂骨、同种异体骨及重组人骨形态发生蛋白2复合骨(重组人骨形态发生蛋白2与同种异体骨复合物),植入后6周,进行大体观察、X射线检查及组织学观察。 结果与结论：重组人骨形态发生蛋白2复合骨组融合率、新生骨组织在总面积中所占百分比高于自体髂骨组、同种异体骨组(P < 0.05);重组人骨形态发生蛋白2复合骨组、自体髂骨组拉伸强度大于同种异体骨组(P < 0.05),前两组拉伸强度无差异。X射线显示3组植骨区均可见骨痂形成;组织学显示,自体髂骨组移植物已消失,形成大量软骨,有少量骨小梁,并有一定编织骨形成;同种异体骨组有较多的纤维组织包裹材料,有骨岛形成,有数量较少的骨小梁及软骨形成;重组人骨形态发生蛋白2复合骨组存在大量骨小梁和少量软骨,形成编织骨且有皮质骨形成。表明重组人骨形态发生蛋白2复合骨在兔腰椎中可以获得良好的融合效果。 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     

缓释重组人骨形态发生蛋白2仿生纳米纤维肝素/明胶复合支架的制备及表征

BACKGROUND: Bionic structure is one of the most important goals of scaffold design in tissue engineering. However, the majority of the bionic scaffolds do not have the capacity of sustained release of growth factors.     

重组人骨形态发生蛋白2诱导骨修复的应用及前景

背景：重组人骨形态发生蛋白2具备诱导成骨时间更早、成骨量较天然骨形态发生蛋白2多、生物学活性好、生物相容性好、成本低等特点,已成为近年来临床骨科创伤疾病防治研究的热点。 目的：总结重组人骨形态发生蛋白2在骨组织工程及骨修复领域应用中的优势、不足及目前国内外的研究进展。 方法：经第一作者检索CNKI数据库及SPRINGERLINK数据库2005至2011年与重组人骨形态发生蛋白2在诱导骨再生、骨组织修复有关研究进展方面的文献,英文检索词为“rhBMP-2,bone tissue engineering,bone repair materials”,中文检索词为“重组人骨形态发生蛋白2,骨组织工程,骨修复”。共检索出98篇,最终保留30篇进行归纳总结。 结果与结论：骨骼内天然骨形态发生蛋白2含量稀少、提取成本高昂,临床应用严重受限。重组人骨形态发生蛋白2有显著的成骨诱导能力,在骨组织工程及骨修复领域展现了巨大的潜在应用价值。体外试验无细胞毒性具有良好的生物相容性可供临床应用,其中重组人骨形态发生蛋白2和重组人骨形态发生蛋白7现已被应用于外科整形手术诱导骨再生,但由于重组人骨形态发生蛋白2是外源性细胞生长因子,临床应用多为超生理剂量,故潜在有软组织水肿,皮肤红疹、局部炎症反应、异位骨化和免疫反应等不良后果的危险,所以重组人骨形态发生蛋白2用于人体后的安全性研究还须长期密切关注。找到理想的载体,有效控制其在体内缓释是重组人骨形态发生蛋白2应用研究的关键问题。     

骨形态发生蛋白2载体材料在脊柱融合方面的研究与应用

背景：骨形态发生蛋白2在临床中单独应用存在一些不良反应,因此迫切需要研制理想的载体材料,来减少骨形态发生蛋白2引起的不良反应。目的：全面了解不同骨形态发生蛋白2载体材料的性能,综述其在脊柱融合方面的研究进展。方法：以“tissue engineering,Bone morphogenetic protein-2,spinal fusion,scaffold”或“组织工程,骨形态发生蛋白2、脊柱融合、支架”等作为检索词,由第一作者检索PubMed及万方数据库1995-07-01/2015-07-01有关脊柱融合中骨形态发生蛋白2支架方面的文献,排除重复性研究。结果与结论：骨形态发生蛋白2的载体材料主要包括4大类,天然生物材料、人工合成有机材料、人工合成无机材料及复合材料,每一类都有几种代表性的支架材料,用于动物脊柱融合中各有缺点,比如天然生物材料普遍力学性能较差,人工合成有机材料有可能引起炎症反应,人工合成无机材料机械强度较差,复合支架材料制作工艺较复杂等,因此骨形态发生蛋白2载体材料的选择仍需进一步的实验研究。  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     

自体骨及重组人骨形态发生蛋白2复合骨在腰椎中融合的效果：与异体骨比较

BACKGROUND: Recombinant human bone morphogenetic protein 2 (rhBMP2) can effectively promote new  bone formation and fracture healing, but its specific application in the lumbar spinal fusion remains controversial. OBJECTIVE: To study the effect of autogenous bone, rhBMP2 composite bone or allogeneic bone on the lumbar spinal fusion of rabbits.  METHODS: Forty-five New Zealand white rabbits were enrolled to make intertransverse lumbar interbody fusion models and then randomly subjected to autogenous iliac bone, rhBMP2 composite bone or allogeneic iliac bone via L5-L6 intertransverse process, respectively. Then, the rats were sacrificed under anesthesia at 8 weeks after operation to observe the lumbar fusion. RESULTS AND CONCLUSION: Compared with the allogeneic iliac bone group, the fusion rates, tensile strength ratio of L5-6/L4-5, and percentage of new bone tissues were increased more significantly in the other two groups  (P < 0.05), and moreover, there was no difference between the autogenous iliac bone and rhBMP2 composite bone groups. These findings indicate that the autogenous iliac bone and rhBMP2 composite bone have similar fusion effects, both of which are superior to the allogeneic bone.   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     

纳米级羟基磷灰石/骨形态发生蛋白复合物修复兔桡骨大段缺损及局部血管内皮细胞生长因子的表达

背景：研究发现,在小段骨缺损中植入骨或仿生骨组织,坏死组织逐渐被替换,移植骨中会长入有活性的血管肉芽组织,移植骨被吸收,新骨主动形成。但在大段骨缺损,这一过程发生较慢且不完全。 目的：观察纳米级羟基磷灰石材料复合骨形态发生蛋白后大段骨缺损修复能力及诱导生成血管能力。 方法：制作兔桡骨大段骨缺损模型,抽签随机分2组,选择一侧分别植入纳米级羟基磷灰石/骨形态发生蛋白、纳米级羟基磷灰石修复,均以另一侧为空白对照。植入后6个月行大体观察、X射线、组织形态学检查、组织切片碱性磷酸酶染色、成骨量分析、血管内皮细胞生长因子阳性细胞率及阳性血管数检测。 结果与结论：空白对照组基本无骨组织生成。纳米级羟基磷灰石植入后被新生骨组织分割成小块,材料原有结构破坏。纳米级羟基磷灰石/骨形态发生蛋白组较纳米级羟基磷灰石组残存材料更少,材料降解更为彻底。纳米级羟基磷灰石/骨形态发生蛋白组成骨量、血管内皮细胞生长因子表达及血管内皮细胞生长因子阳性血管数目均明显高于纳米级羟基磷灰石组(P < 0.001),且血管内皮细胞生长因子表达与血管内皮细胞生长因子阳性血管数目成正比关系。说明纳米级羟基磷灰石与骨形态发生蛋白复合后,骨修复能力进一步增强,诱导血管生成能力明显提高。     

丝素蛋白对纳米羟基磷灰石晶体生长的调控作用

背景：前期研究表明丝素蛋白含量对丝素蛋白/纳米羟基磷灰石复合材料性能与结构有一定影响。 目的：观察丝素蛋白含量对纳米羟基磷灰石晶体生长的调控作用。 方法：采用物理化学方法制备出含0,10%,20%,30%,40%丝素蛋白的丝素蛋白/纳米羟基磷灰石复合物,通过热重分析仪、傅里叶红外光谱仪、透射电镜、X射线粉末衍射仪分析丝素蛋白含量对纳米羟基磷灰石晶体生长的调控作用。 结果与结论：丝素蛋白的加入对纳米羟基磷灰石晶体的成核和生长具有明显调控作用：在纳米羟基磷灰石晶粒沿c轴高度择优生长,长径比增大,形貌由短棒状调控为针状。丝素蛋白含量对纳米羟基磷灰石晶体的成核和生长影响微弱,但对晶粒在丝素蛋白基质的有序排布有明显的调控作用：当丝素含量为10%和20%时,纳米羟基磷灰石晶粒呈放射状有序排布;丝素含量为30%和40%时,纳米羟基磷灰石晶粒无序团聚,说明30%含量是丝素蛋白与纳米羟基磷灰石的饱和吸附临界点。     

丝素蛋白/羟基磷灰石支架对成骨诱导脂肪干细胞活性及成骨性能的影响

背景：成骨诱导后的脂肪干细胞与可降解丝素蛋白/羟基磷灰石支架复合,可望研制出一种具有良好生物相容性及成骨性能的新型骨融合材料。 目的：探讨丝素蛋白/羟基磷灰石支架对成骨诱导脂肪干细胞增殖活性及成骨性能的影响。 方法：获取大鼠脂肪干细胞后体外贴壁培养、扩增,将第3代细胞用条件培养液进行成骨方向的定向诱导培养、扩增,然后接种到预湿的丝素蛋白/羟基磷灰石材料上作为实验组,以相同条件下置入盖玻片和脂肪干细胞培养作为对照组。倒置相差显微镜观察细胞在材料中的生长情况,MTT法检测材料对细胞增殖活性的影响,碱性磷酸酶活性测定评价其成骨能力。 结果与结论：成骨诱导后的脂肪干细胞在丝素蛋白/羟基磷灰石材料上能够良好地黏附和增殖。实验组和对照组细胞增殖活性及碱性磷酸酶活性比较,差异无显著性意义(P > 0.05),证实脂肪干细胞活性及成骨性能不受材料影响,说明丝素蛋白/羟基磷灰石复合材料具有良好的细胞相容性。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：干细胞;骨髓干细胞;造血干细胞;脂肪干细胞;肿瘤干细胞;胚胎干细胞;脐带脐血干细胞;干细胞诱导;干细胞分化;组织工程     

纳米羟基磷灰石骨修复复合材料的研究进展

羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）是一种性能良好的骨修复材料，但是由于脆性而限制了它在承力部位的应用。天然骨本身是纳米羟基磷灰石（Nanohydroxyapatite，n．HA）和胶原的复合材料，从仿生的角度看，n—HA与其它材料复合可以提高生物相容性和力学性能。目前研究的纳米羟基磷灰石复合材料可分为两类：非降解的纳米羟基磷灰石复合材料和可降解的纳米羟基磷灰石复合材料。前者包括n—HA/聚乙烯、n-HA／尼龙以及n—HA／聚丙烯酸。后者主要有n—HA与胶原、明胶、壳聚糖、聚乳酸和聚酸酐等的复合材料。本文详细综述了近年来纳米羟基磷灰石复合材料的制备、力学性能以及生物学性能的研究进展。     

丝素蛋白/羟基磷灰石复合材料修复骨缺损的微循环研究

了解丝素蛋白(silk fibroin,SF)表面修饰的羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)修复骨缺损过程中,实验动物血液流变学和骨缺损修复区血流量的变化。选择20只新西兰白兔,制作15 mm长的桡骨节段性骨缺损模型,根据植入不同移植材料分为实验组和对照组,实验组于动物左侧桡骨缺损区植入MSCs复合SF表面修饰的HA培养制备的组织工程骨,对照组植入MSCs复合HA培养制备的组织工程骨,观察各组动物术后7、14 d血液流变学和术后14 d骨缺损修复区血流量的变化。实验组与对照组比较,血液流变学指标和骨缺损修复区血流量差异显著,实验动物全身血液粘度降低,骨缺损修复区的局部血流量增加。SF表面修饰对以HA为支架材料组织工程骨的修复作用有明显优化作用。