纳米羟基磷灰石/明胶/聚乙烯醇生物复合材料的界面结合及机械强度

背景:纳米羟基磷灰石的化学组成接近生物体骨质的无机成分,具有良好的生物活性及生物相容性,可以用来修复损坏或者病变的硬组织,在整形外科及口腔修复方面得到了广泛的应用.但由于脆性大,限制了其在载荷骨替代方面的应用.近几年,纳米羟基磷灰石,有机物复合材料的研究受到了广泛关注.目的:对纳米羟基磷灰石/明胶/聚乙烯醇生物复合材料的研究进行综述.方法:应用计算机检索Science Direct数据库和CNKI数据库(1994-01/2009-12),以"纳米羟基磷灰石;明胶:聚乙烯醇;复合材料"或"nano-HA;Gel;PVA;Composite"为检索词进行检索.共检索126篇相关文献,排除发表时间过早,重复及类似研究,纳入24篇符合标准的文献.结果与结论:分析羟基磷灰石/明胶/聚乙烯醇复合材料中三相之间的相互作用,发现聚乙烯醇可以起到交联剂的作用.使纳米羟基磷灰石/明胶/聚乙烯醇复合材料中形成大量化学键,导致复合材料中产生复杂的网状结构,增强了纳米羟基磷灰石、明胶、聚乙烯醇三相之间的界面结合,提高了复合材料的机械强度.因此,聚乙烯醇有望逐渐替代目前研究较多的醛类交联剂,避免醛类交联剂对羟基磷灰石/明胶复合材料的毒性污染.     

载银二氧化钛纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料的生物相容性及其安全性

背景:理想的修复材料是既具有良好生物相容性,又具有成骨能力.任何一种生物材料必须具备使用安全性和良好的生物相容性,这是生物材料获准临床使用的前提.目的:探讨载银二氧化钛纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(TiO_2-Ag-nHA/PA66)骨修复材料的体内生物相容性及安全性.设计、时间及地点:随机对照,重复测量设计,于2008-07/2009-07在重庆医科大学完成.材料:清洁级3周龄昆明小鼠40只,同窝同系健康成年新西兰大白兔32只,均由重庆医科大学实验动物中心提供.粉末状TiO_2-Ag-nHA/PA66复合材料10 g,直径5 mm×长度25 mm和直径3 mmx长度5 mm的TiO_2-Ag-nHA/PA66复合材料各32根,由四川大学纳米生物材料研究中心提供.方法:①急性全身毒性试验:40只小鼠随机分为实验组和对照组,选择粉末状复合材料制各材料浸提液,将浸提液注入实验组小鼠腹腔内,对照组注入等量生理盐水.②肌内埋植实验:16只兔随机分为实验组和对照组,实验组每只兔左、右竖脊肌各植入2根直径5 mm×长度25 mm复合材料,对照组行相同的手术操作但不植入任何材料.③骨内埋植试验:取剩余16只兔,每只兔左、右外上髁各植入1根直径3 mm×长度5 mm柱状复合材料.④溶血试验:取抗凝兔血8 mL,分别加入复合材料粉末0.1,0.15,0.2 g.主要观察指标:TiO_2-Ag-nHA/PA66的体内生物相容性及安全性.结果:急性全身毒性试验结果表明,两组小鼠活动及进食良好,呼吸正常,无瘫痪、惊厥及死亡发生,小鼠体质量稳定.肌内埋植试验和骨内埋植试验结果显示,植入前及植入后4 d,1周,2周,两组丙氨酸氨基转移酶、天门冬酸氨基转移酶、尿素氮、肌酐水平及白细胞数量均无明显差异(P>0.05),且实验组内各时相点比较亦无明显差异(P>0.05).肌内埋植中,实验组的组织切片示材料周围的包裹组织,材料周围炎性演变转归与对照组基本相似;骨内埋植中,实验组的组织切片示围绕材料出现新骨.溶血试验结果显示,3种浓度梯度的TiO_2-Ag-nHA/PA66复合材料其溶血率均未超过5%,达到标准要求.结论:TiO_2-Ag-nHA/PA66复合材料具有良好的生物相容性及生物安全性.     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺66颈前路减压后前方骨缺损仿生髂骨的制备及性能

背景:在椎体和椎间盘切除以后,对于减压后前方骨缺损的修补长期以来以钛网和自身髂骨两种方式为主,但效果都不尽理想.目的:制备纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料,对其进行表征和生物力学性能检测.设计、时间及地点:重复性对比实验,于2008-01/12在南京航空航天大学材料科学与技术学院无机材料实验室完成.材料:利用水热反应法制备纳米羟基磷灰石晶体,通过液相混合、冷压烧结制备出纳米羟基磷灰石/聚酰胺66仿生骨块.方法:切除新鲜冰冻正常颈椎标本C_5椎体,植入不同材料,钢板螺钉内固定,进行生物力学测试.具体分组为:正常颈椎组、纳米羟基磷灰石/聚酰胺66仿生髂骨钢板螺钉内固定组、髂骨植骨钢板螺钉内固定组.加载时模拟人体颈椎生理运动,即中心位、前屈位、后伸位和侧屈位4种生理情况.主要观察指标:①通过X射线衍射仪对材料的物相进行表征.②红外图谱对材料的基团构成进行表征.③扫描电镜观察仿生骨的端口形貌.④正常颈椎、仿生髂骨、髂骨植骨进行生物力学检测.结果:①X射线衍射结果表明纳米羟基磷灰石和聚酰胺66的主要衍射峰在复合材料中存在,但纳米羟基磷灰石对聚酰胺66的13晶型衍射峰起到宽化、削弱的作用.②红外图谱表明两者之间存在氢键.③扫描电镜观察,两者结合密实,界面性能优异.④通过生物力学实验,对比得出,仿生髂骨在载荷-应变变化、载荷-位移变化、应力强度方面都优于髂骨植骨,仅次于正常颈椎骨.结论:所制备的纳米羟基磷灰石/聚酰胺66仿生骨力学性能优异,是一种理想的颈椎替代材料.     

新型生物复合材料聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石+聚酰胺66修复关节软骨及软骨下骨缺损

背景:聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol hydrogel,PVA)水凝胶目前普遍被认为是关节软骨良好的替代材料,纳米羟基磷灰石(nano-hydroapatite,n-HA)修复骨缺损已取得公认,聚酰胺66(PA66)是一种具有高强度、高韧性和良好稳定性的聚合物,在工程和医学领域己获得广泛应用.目的:实验仿照关节软骨理化特性,制备新型生物复合材料PVA/n-HA PA66,观察新型生物复合材料PVA/n-HA PA66修复兔关节软骨及软骨下骨缺损的效果.设计、时间及地点:随机分组设计的动物对照实验,于2006-07/2007-07在四川大学华西医院骨科组织工程实验室完成.材料:成年健康新西兰大白兔72只,在兔股骨关节面上打孔(5 mm×5 mm×5 mm)制备兔关节软骨及软骨下骨缺损模型.PVA/n-HA PA66生物复合材料由四川大学纳米分析测试中心提供,规格:直径5 mm,高5 mm,圆柱体,上层PVA高度为1.5 mm,乳白色,光滑,质韧,下层n-HA PA66表面粗糙,质硬,高度为3.5 mm.PVA为多孔网状结构,孔径为5-40 μm,孔隙率为75.3%,含水率为71.6%,n-HA PA66为多孔网状结构,孔径100～400 μm,孔隙率61.7%.方法:72只模型兔按随机数字表法分为3组,PVA/n-HA PA66植入组、单纯PVA植入组、空白对照组,每组24只.PVA/n-HA PA66植入组在兔关节软骨及软骨下骨缺损处植入PVA/n-HA PA66材料,单纯PVA植入组在缺损处植入PVA材料、空白对照组不做任何处理.主要观察指标:植入4,8,12,24周后观察兔行为形态、兔膝关节局部组织形态学变化,免疫组织化学染色检测Ⅱ型胶原,扫描电镜观察生物材料与周边软骨及软骨下骨连接界面的反应.结果:72只兔全部进入结果分析.①术后大体形态观察伤口无感染,关节活动度好.②植入后24周,PVA/n-HA PA66植入组下层材料与周边组织融为一体,周边软骨未见明显退行性变;单纯PVA植入组PVA与部分周边软骨间隙加大,周边软骨部分退行性变;空白对照组缺损部位大部分已钙化.③植入后24周,PVA/n-HA PA66植入组PVA周边软骨Ⅱ型胶原阳性染色,PVA边缘及表面Ⅱ型胶原阳性染色增多;单纯PVA植入组PVA与周边组织间隙中Ⅱ型胶原阳性染色有少量增加,PVA表面阳性染色减弱,周边软骨阳性染色减弱;空白对照组缺损处表面组织中Ⅱ型胶原染色减低,周边关节软骨染色减低.④植入后24周,扫描电镜见PVA/n-HA PA66植入组下层材料网孔中充满大量类骨质成分,上层材料PVA与下层材料嵌合紧密;单纯PVA植入组材料周边骨质有部分退缩,间隙加大;空白对照组缺损处下部由骨质充填,上部为纤维瘢痕样组织,组织结构排列紊乱.结论:双相生物复合材料PVA/n-HA PA66具有良好的组织相容性及良好的替代关节软骨及软骨下骨的功能.     

羟基磷灰石/聚乙烯醇水凝胶的制备与生物活性评价

背景:先前的研究表明,羟基磷灰石/聚乙烯醇水凝胶复合水凝胶(hydroxyapatite/ polyvinyl alcohol hydrogel,HA/PVA-H)具有较好的机械性能和耐摩擦磨损性能,这说明HA/PVA-H复合材料具有早期承载能力和较好的生物活性.那么HA/PVA-H复合材料能否通过羟基磷灰石粒子与周围骨组织较快地形成活性结合呢? 目的:制备羟基磷灰石/聚乙烯醇水凝胶,并对其进行生物学评价.方法:将Ca(OH)2研磨过筛后,配制成一定浓度的悬浮分散液;加入质量分数15%的PVA水溶液中,添加二甲亚砜,最后按Ca/P比1.67: 1加入H3PO4的乙醇溶液,制备HA/PVA-H.对试样进行体外模拟体液培养实验,测试浸泡前后SBF浸泡液的变化,并利用扫描电镜、FTIR、XRD 对材料的结构进行了表征和分析.结果与结论:扫描电镜观察可知羟基磷灰石/聚乙烯醇水凝胶表面有结晶体形成,经XRD分析确认为弱结晶的羟基磷灰石晶体;浸泡之后浸泡液的pH值与Ca、P离子浓度下降,同时FTIR结果显示试样中的PO43-特征峰得到增强,且有CO32-的特征峰形成.结果提示,羟基磷灰石/聚乙烯醇水凝胶复合材料具有较好的生物活性.     

羟基磷灰石/生物高分子复合材料的制备方法进展

背景:羟基磷灰石/生物高分子复合材料克服了单一的生物陶瓷作为骨替代材料使用的脆性及加工困难的缺陷而成引起广泛的重视.目的:基于当前已发展的制备羟基磷灰石/生物高分子材料的方法有共混法、原位复合法、纤维复合法、仿生矿化法、电化学沉积法等,现对这些制备方法的优势与不足做一综述.方法:分别以英文检索词" hydroxyapatite(HA) ,composites, preparation";中文检索词"羟基磷灰石,复合材料,制备",应用计算机检索中国期刊网全文检索库(CNKI)及Elsevier数据库1996-01/2009-12有关文章,纳入羟基磷灰石/生物高分子复合材料的文献.排除与研究目的无关和内容重复者.保留31篇文献做进一步分析.结果与结论:目前,羟基磷灰石/生物高分子复合材料仍不完全能满足骨组织工程对材料的要求,需要进一步优化制备方法,增强羟基磷灰石和生物高分子界面的结合,提高复合材料的力学及加工性能;同时,精确控制其复合材料的微观结构与骨材料结构相近,使从而使材料同时具有优良的机械性能和生物学性能,达到临床使用的要求.     

体内实验评价新型关节软骨修复材料聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石+聚酰胺66的生物相容性

目的:采用动物体内实验的方法评价新型修复关节软骨及软骨下骨的复合材料PVA/n-HA PA66的生物相容性.方法: 实验于2006-09/2007-03 在四川大学华西医院组织工程实验室完成.制备PVA/n-HA PA66浸提液,进行以下实验:①急性全身毒性实验:取SD大鼠随机分为2组,分别腹腔注射20%浸提液和生理盐水1 mL,观察动物行为学及体质量变化.②溶血实验:取抗凝兔血加入复合材料粉末后测溶血率.③皮内刺激实验:在新西兰大白兔背部皮内注射浸提液,观察注射浸提液后注射部位的红斑和水肿状况.④皮下植入实验及慢性毒性实验:在SD大鼠背部皮下植入材料,术后2,4,8周取材,观察材料植入皮下后与周围组织的反应情况.术后12周抽血行肝肾功能检测,评价材料对动物有无长期毒性.结果:①急性全身毒性实验小鼠活动正常,大鼠体质量均呈上升趋势,且两组体质量增加比较差异无显著性意义.②3 种浓度梯度的复合材料,溶血率均未超过5%,达到标准要求.③皮内刺激实验:实验侧及阴性对照侧各注射点均未见明显皮肤刺激症状. ④长期毒性实验:术后12周小鼠肝肾功能与正常对照组及术前比较无显著性差异(P > 0.05),组织学切片显示血管和纤维组织进入复合材料网孔中,与复合材料连为一体,未产生排斥反应.结论: 双相生物复合材料PVA/n-HA PA66具有良好的生物相容性.     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料的研究及应用

背景：纳米羟基磷灰石在骨修复替代材料中有明显优势,但骨诱导活性低、力学性能差等缺陷限制了其临床应用。为克服弊端,国内外学者从仿生学等角度出发,以纳米羟基磷灰石为基础,掺杂、复合有机或无机材料,得到多种仿生复合材料。 目的：综述纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料的研究及应用进展。 方法：应用计算机检索1987年1月至2012年12月PubMed数据库相关文章,检索词为＂nano,hydroxyapatite ,polyamide 66＂。同时,计算机检索1987年1月至2012年12月中国期刊网全文数据库相关文章,检索词为＂纳米,羟基磷灰石,聚酰胺66＂。共检索到文献93篇,最终纳入符合标准的文献56篇。 结果与结论：纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料具有良好的热稳定性、生物力学性能及生物相容性。目前,纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料研究及引用主要集中于人工椎体、人工椎板及椎间融合器等,并取得了良好临床治疗效果,但仍有很多问题尚需要解决,如诱导成骨、降解情况都缺少长期而详尽的随访资料,而且目前主要是通过细胞学、组织学等方面来评价其生物安全性,尚未涉及到分子水平。     

骨修复用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66的体内外生物相容性(英文)

背景:采用基于纳米羟基磷灰石溶胶新方法制备纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料,该材料提高了纳米羟基磷灰石在聚酰胺66基体中的均匀分布和二者的有效键合,进而有利于改善材料的生物性能,有望成为新型骨修复材料.目的:评价纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料体内外生物相容性.方法:①将原代培养的成骨细胞与纳米羟基磷灰石/聚酰胺66及聚酰胺66材料复合培养,使用倒置相差显微镜和场发射扫描电子显微镜观察材料周围及表面的细胞形态.②将纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料植入兔右侧胫骨,将聚酰胺66作为对照组材料植入兔左侧胫骨.在术后2,8周,取材料周围骨组织进行病理组织切片观察.结果与结论:①纳米羟基磷灰石/聚酰胺66和聚酰胺66未表现出明显的细胞毒性,纳米羟基磷灰石,聚酰胺66材料周围细胞形态好于聚酰胺66,且纳米羟基磷灰石僳酰胺66表面细胞数量多于聚酰胺66,在复合培养的第3天差异尤其显著(P<0.01).②在植入早期,与纳米羟基磷灰石僳酰胺66相接的骨组织成骨细胞活跃且该组材料周围的骨形成过程较对照组更快.结果说明纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料较聚酰胺66有更好的生物相容性.     

羟基磷灰石/聚苯硫醚复合材料的制备及体外生物相容性

背景：利用传统固相复合工艺难以将纳米级羟基磷灰石粉体与聚苯硫醚进行复合,从而无法发挥纳米材料的优势,并且目前缺少羟基磷灰石/聚苯硫醚复合材料生物相容性的相关研究。目的：应用液相复合工艺制备纳米羟基磷灰石/聚苯硫醚复合材料,评价其体外生物相容性。方法：应用液相复合工艺制备纳米羟基磷灰石/聚苯硫醚复合材料粉体和片材,利用红外光谱分析仪及扫描电镜分析复合材料的成分结构;利用接触角测试仪评估材料的亲水性,利用兔血及L929小鼠成纤维细胞进行材料的溶血实验及体外细胞毒性实验。结果与结论：通过液相复合工艺制备的羟基磷灰石/聚苯硫醚复合材料混合均匀,结合紧密;聚苯硫醚粉体的接触角为81.25＆#176;,而纳米羟基磷灰石/聚苯硫醚复合材料粉体接触角为16.1＆#176;;聚苯硫醚片材的接触角为83.5＆#176;,纳米羟基磷灰石/聚苯硫醚复合材料片材的接触角为42.5＆#176;,对比可知,纳米羟基磷灰石的加入明显改善了单纯聚苯硫醚材料的亲水性能。纳米羟基磷灰石/聚苯硫醚复合材料的溶血率为1.66%（〈5%）,提示材料血液相容性良好;L929细胞在材料浸提液中生长良好,CCK-8法检测提示体外细胞毒性属无毒范畴（0至1级）。以上结果表明羟基磷灰石/聚苯硫醚复合材料制备成功,体外生物相容性良好。     

新型生物复合材料聚乙烯醇／纳米羟基磷灰石＋聚己二酰己二胺修复关节软骨及软骨下骨缺损的生物力学研究

目的：探讨新型生物复合材料聚乙烯醇／纳米羟基磷灰石＋聚己二酰己二胺（Polyvinyl alcohol hydrogel／nano-hydroxyapatite＋polyamide66，PVA／n-HA＋PA66）修复兔关节软骨及软骨下骨缺损的生物力学性能。方法：实验于2006-01/2007-05在四川大学华西医院骨科组织工程实验室完成。①通过原位合成技术及冷冻．融合循环方法制备PVA／n-HA＋PA66，并检测材料体外力学性能。②在兔股骨关节面上打孔，包括关节表面软骨和软骨下骨，制成关节软骨缺损的模型。将PVA／n-HA＋PA66复合材料植入兔膝关节，对侧肢体打孔作空白对照组或单纯PVA植入，分别于植入12，24周后行局部组织学切片观察，扫描电镜观察，生物材料体内力学性能测试。结果：36只兔全部进入结果分析。①上层材料在100mm／min拉力状态下，抗拉强度为3．42MPa，下层材料的抗拉强度为6．33MPa。上层材料在3mm／min的压力强度下，抗压强度为3．12MPa。下层材料的抗压强度为5．3MPa。②生物复合材料植入动物体内12，24周，下层材料中有骨组织长入，上层材料与下层材料紧密连接；生物复合材料在5mm／min的冲击强度下，其抗冲击强度在植入12周时已达正常松质骨抗冲击强度。结论：新型生物复合材料PVA／n-HA＋PA66修复兔关节软骨及软骨下骨缺损具有良好的生物力学性能。     

新型生物复合材料聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石+聚己二酰己二胺修复关节软骨及软骨下骨缺损的生物力学研究

目的:探讨新型生物复合材料聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石 聚己二酰己二胺(Polyvinyl alcohol hydrogel/ nano- hydroxyapatite polyamide66,PVA/n-HA PA66)修复兔关节软骨及软骨下骨缺损的生物力学性能.方法:实验于2006-01/2007-05在四川大学华西医院骨科组织工程实验室完成.①通过原位合成技术及冷冻-融合循环方法制备PVA/n-HA PA66,并检测材料体外力学性能.②在兔股骨关节面上打孔,包括关节表面软骨和软骨下骨,制成关节软骨缺损的模型.将PVA/n-HA PA66复合材料植入兔膝关节,对侧肢体打孔作空白对照组或单纯PVA植入,分别于植入12,24周后行局部组织学切片观察,扫描电镜观察,生物材料体内力学性能测试.结果: 36只兔全部进入结果分析.①上层材料在100 mm/min拉力状态下,抗拉强度为3.42 MPa,下层材料的抗拉强度为6.33 MPa.上层材料在3 mm/min的压力强度下,抗压强度为3.12 MPa.下层材料的抗压强度为5.3 MPa.②生物复合材料植入动物体内12,24周,下层材料中有骨组织长入,上层材料与下层材料紧密连接;生物复合材料在5 mm/min的冲击强度下,其抗冲击强度在植入12周时已达正常松质骨抗冲击强度.结论:新型生物复合材料PVA/n-HA PA66修复兔关节软骨及软骨下骨缺损具有良好的生物力学性能.     

多孔聚乙烯醇/明胶软骨组织工程支架复合材料的制备及其生物相容性

背景：以明胶为基体制备的组织工程支架材料具有良好的生物相容性和生物降解性能,但存在力学性能低,降解速率难以控制的缺陷。目的：制备一种软骨组织工程支架材料多孔聚乙烯醇/明胶复合物,并检测其理化性能和生物相容性。方法：采用乳化发泡法制备聚乙烯醇/明胶多孔支架,并通过电镜分析、力学测试、皮下植入实验,检测材料孔径和孔隙率、IR光谱、力学性能和生物相容性。结果与结论：多孔材料内部呈三维网状多孔结构,孔径均匀,有相似的孔隙率61.8%,含水率44.6%,抗拉强度为（5.01±0.03）MPa,抗压强度为（1.47±0.36）MPa,有较好的力学性能,IR光谱分析表明材料内部结构均匀。皮下植入后,炎症反应逐渐减轻,囊壁逐渐变薄,并趋于稳定,提示多孔聚乙烯醇/明胶支架材料具有较好的生物相容性和力学性能。     

多孔聚乙烯醇/明胶软骨组织工程支架复合材料的制备及其生物相容性

背景:以明胶为基体制备的组织工程支架材料具有良好的生物相容性和生物降解性能,但存在力学性能低,降解速率难以控制的缺陷。目的:制备一种软骨组织工程支架材料多孔聚乙烯醇/明胶复合物,并检测其理化性能和生物相容性。方法:采用乳化发泡法制备聚乙烯醇/明胶多孔支架,并通过电镜分析、力学测试、皮下植入实验,检测材料孔径和孔隙率、IR光谱、力学性能和生物相容性。结果与结论:多孔材料内部呈三维网状多孔结构,孔径均匀,有相似的孔隙率61.8%,含水率44.6%,抗拉强度为(5.01±0.03)MPa,抗压强度为(1.47±0.36)MPa,有较好的力学性能,IR光谱分析表明材料内部结构均匀。皮下植入后,炎症反应逐渐减轻,囊壁逐渐变薄,并趋于稳定,提示多孔聚乙烯醇/明胶支架材料具有较好的生物相容性和力学性能。