纳米骨组织工程支架材料生物学效应研究进展

国内外学者将纳米技术运用于支架材料制备了一系列新型的骨组织工程支架材料,并对纳米生物学效应进行了深入的研究。纳米生物材料的生物学效应研究可以更好地从分子水平上认识材料与生命体的相互作用,为构建具有生理功能的新型生物材料提供研究思路和方向。为了更好地认识纳米材料对蛋白、细胞的影响和纳米材料的生物安全性问题,本文综述了近年来纳米骨组织工程支架材料的生物学效应研究进展。     

纳米氧化铁、纳米TiO2、碳纳米管的毒理学研究进展

纳米材料的广泛应用使研究者、生产者和消费者将有更多的机会接触纳米材料。纳米粒子可经多种途径进入人体,其是否会影响人类健康引起了广泛关注。纳米TiO2和碳纳米管在工业及商业有着广泛的应用前景,纳米氧化铁是磁共振成像诊断、磁性药物载体及肿瘤靶向定位治疗的热门生物材料。分析综述了纳米氧化铁、纳米TiO2和碳纳米管三种材料的毒理学研究结果,并提出了在纳米毒理学研究目前亟待解决的重要问题。     

骨科纳米生物材料的研究现状与展望

背景：随着纳米技术不断发展,越来越多的纳米技术已被应用到生物医药领域,为疾病诊断及治疗提供了很大的利益。 目的：综述纳米生物材料的研究现状及其在生物医学上的应用。 方法：由第一作者应用计算机检索中国期刊全文数据库、PubMed数据及万方数据库,2000年1月至2014年10月关于纳米生物材料、纳米生物陶瓷材料的文章,设定中文检索词为“纳米、生物陶瓷”,英文检索词为“nano, bioceramic”。 结果与结论：随着纳米技术的不断研究及开发,一些纳米技术已进入了实际应用阶段,应用纳米技术能够对疾病的发生、发展起防治作用。纳米陶瓷显著提高了材料的强度、韧性和超塑性,克服了生物陶瓷的许多不足,在骨科领域获得重要应用,比如有人工关节、人工骨骼、骨充填材料、骨置换材料、人工椎体等。 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     

纳米材料与运动性韧带损伤的修复

目的:探讨纳米材料的组织工程学特性及其修复运动性韧带损伤的性能评价。方法:以"韧带损伤;纳米材料;修复;组织工程;生物力学"为中文关键词;以:"cruciateligament;nanomaterials;tissue engineering;application;ligamentre construction"为英文关键词,采用计算机检索中国期刊全文数据库(1993-01/2010-04)、PubMed数据库(1993-01/2010-04)相关文章。纳入与纳米材料修复运动性韧带损伤相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。结果:共纳入相关文献16篇。临床常用的纳米材料有无机纳米材料、高分子有机材料、纳米复合材料及仿生纳米材料。各类纳米材料的组织工程学共性为:①尺寸在纳米量级。②有大量的界面或自由表面。③各纳米单元之间存在着或强或弱的相互作用。从临床应用效果来看,纳米材料可有效修复韧带的损伤。结论:纳米材料在运动性韧带损伤的修复治疗中性能良好,是最具应用潜力的生物材料之一。     

不同分散介质研磨所得纳米珍珠粉的比较

文题释义：纳米材料：物质结构在三维空间中至少有一维处于纳米尺度，或由纳米结构单元构成的且具有特殊性质的材料。在最新的一项纳米碳酸钙标准中，要求颗粒平均粒径≤100 nm。 纳米珍珠粉：以无水乙醇或水作为分散介质球磨细化珍珠粉，研磨介质为0.1 mm氧化锆球，通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪检测分析珍珠粉粒径，珍珠粉平均晶粒、平均粒径<100 nm，属于纳米材料。 背景：为了保留更多的有机质及材料生物学活性，需通过物理方法研磨细化珍珠粉。球磨法可以最大限度地保留珍珠粉中的有机质及其活性，而不同分散介质球磨制备的纳米材料效果不同。 目的：对以蒸馏水和无水乙醇两种分散介质研磨所得的纳米珍珠粉进行对比。 方法：分别以无水乙醇与水作为分散介质研磨制备纳米珍珠粉，采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、凯氏定氮法及食品中氨基酸测定等方法比较分析研磨前后的珍珠粉。 结果与结论：①以无水乙醇为分散介质制备的纳米珍珠粉主要为类圆形颗粒，大小不等，主要分布在30-50 nm，平均晶粒20 nm，方解石碳酸钙相对百分比增至7%，蛋白质和氨基酸含量未发生明显变化；②以蒸馏水为分散介质制备的纳米珍珠粉主要为类圆形颗粒，存在较大的条状或块状不规则颗粒，大小不均，平均晶粒30 nm，方解石碳酸钙相对百分比增至10%，蛋白质和氨基酸含量有所减少；③结果表明两种分散介质研磨后珍珠粉粒度有明显差异，以无水乙醇为分散介质研磨的珍珠粉粒度更细更均匀。 ORCID: 0000-0002-9436-3464(毛秋华) 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     

蛋白多肽类药物口服纳米给药：现状、问题与前景

背景：研发药物新剂型和制剂新技术已成为有望提高蛋白多肽利用率的热点,尤其是近几年的纳米技术的研究进展更是促进了蛋白质药物的临床应用。 目的：综述蛋白口服纳米给药的研究现状。 方法：应用计算机检索CNKI数据库、SCI数据库1996至2014年文献,检索中英文关键词为“蛋白多肽,纳米粒,口服制剂;protein,peptide drugs,nanoparticles,oral administration”。 结果与结论：纳米材料种类、纳米粒粒径、表面电荷及其表面修饰等对药物的包封率、释药速度、纳米粒在胃肠道内的稳定性及透过肠黏膜的能力等方面有很大影响。纳米粒可增加蛋白药物的稳定性,提高药物的生物利用度;纳米粒的靶向性可减少某些药物的不良反应;纳米粒的缓释作用可以减少药物的用量,增加药物的体内循环时间。但纳米技术目前仍有很多问题有待解决：制备过程中不可避免地会使一些蛋白药物丧失活性;药物的包封率及载药量有待提高;蛋白突释问题不能完全解决;纳米粒目前大规模生产还很困难等。  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     

评价纳米生物材料安全性的研究进展

由于纳米生物材料独特的物理化学性质，将被人们广泛应用于材料、化妆品、医药等众多领域。使研究者、生产者和消费者今后将有许多机会接触纳米生物材料。特别是在医药卫生领域应用时与人体密切相关，纳米生物材料的安全性格外引起了各方面的关注和争论。文中综述了国内外对纳米生物材料安全性评价的研究进展，并综述了纳米生物材料在体内转移的途径，最后提出在纳米技术形成产业之前，人类应有机会了解其对环境和人类健康的影响，因此对纳米生物材料的安全性评价进行深入研究已经成为当务之急。     

无机纳米抗菌材料抗菌性能在口腔正畸中的作用

背景：口腔正畸患者口内通常存在各种活动和固定矫治器,容易发生牙周炎。无机抗菌剂因具有安全性高、耐热性好、作用时间长、不易产生耐药性、抗菌谱广等优点,成为研究的热点。 目的：综述无机纳米抗菌材料在口腔正畸中的应用及研究进展。 方法：应用计算机检索PubMed数据和CNKI数据库2001年1月至2014年12月之间,有关无机纳米抗菌材料在口腔正畸治疗相关领域应用的文献,英文检索词为“Orthodontic,antibacterial agent”,中文检索词为“正畸,抗菌”。 结果与结论：无机纳米抗菌材料对口腔常见细菌均具有较好的抗菌性能,是一种比较理想的生物抗菌材料。通过对无机纳米抗菌材料的改性,可以使托槽釉质粘接剂、活动矫治器树脂材料、托槽等在发挥矫治作用的同时具有抑菌作用,降低龋坏等并发症的发生。但纳米抗菌材料在口腔正畸学中的应用研究尚处于起步阶段,改性后的材料颜色问题、物理化学性能、生物安全性等都需要进一步研究。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;组织工程全文链接：     

骨水泥和纳米骨浆强化椎弓根螺钉植入固定骨质疏松椎体的生物力学特点

背景：纳米骨浆和骨水泥注入是强化椎弓根螺钉固定的两种常用方法,但目前关于两种加强方法的强化效果比较的报道相对较少。 目的：对比骨水泥或纳米骨浆强化椎弓根螺钉植入固定骨质疏松椎体的生物力学特点。 方法：取24个人尸体椎弓根,均符合骨质疏松标准,随机均分为3组,对照组仅植入椎弓根螺钉,骨水泥组在钉道内注入骨水泥后植入椎弓根螺钉,纳米骨浆组在钉道内注入纳米骨浆后植入椎弓根螺钉。植入2 h后,检测各组标本最大轴向拔出力和最大旋出力矩。 结果与结论：骨水泥组、纳米骨浆组的最大轴向拔出力和最大旋出力矩均大于对照组(P < 0.05),并且骨水泥组的最大轴向拔出力和最大旋出力矩大于纳米骨浆组(P < 0.05)。表明骨水泥和纳米骨浆强化可有效提高椎弓根螺钉植入固定骨质疏松椎体的最大轴向拔出力和最大旋出力矩,且骨水泥强化效果更明显。 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     

纳米含氟羟基磷灰石牙种植体的生物相容性

背景：有关纳米含氟羟基磷灰石牙种植体材料生物相容性的报道较少。 目的：检测纳米含氟羟基磷灰石牙种植体材料的体外生物相容性。 方法：采用溶胶凝胶技术分别制备羟基磷灰石与纳米含氟羟基磷灰石。①溶血性实验：在0.2 mL稀释兔抗凝血中分别加入0.01,0.15,0.2 g/L纳米含氟羟基磷灰石溶液、生理盐水及蒸馏水各10 mL,检测各组上清液吸光度值。②体外细胞毒性实验：分别以100%,50%纳米含氟羟基磷灰石浸提液、100%羟基磷灰石浸提液、苯酚溶液及RPMI1640培养液培养传至第2代的L929细胞,MTT法检测培养2,4,7 d的吸光度值。 结果与结论：体外溶血性实验显示,各浓度梯度纳米含氟羟基磷灰石的溶血率均在5%以内,符合医用材料的溶血要求。体外细胞毒性实验显示,随着培养时间的增加,100%,50%纳米含氟羟基磷灰石浸提液组细胞贴壁覆盖率增加,细胞密度增高,细胞为长梭形或多角形,细胞增殖及形态与RPMI1640培养液组、羟基磷灰石组无明显差别,细胞毒性为0级。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;组织工程全文链接：     

纤维增强磷酸钙骨水泥生物复合材料初探

目的 采用羟基磷灰石包裹的聚乙烯纤维增强α-TCP生物骨水泥，以提高复合材料的强度。方法 利用X射线衍射和扫描电镜，对水化后的复合材料进行成份分析和组织观察，用CMT系列微机控制电子万能(拉力)试验机测其抗折强度，压汞法测气孔率。结果 水化产物主要为羟基磷灰石，形成的针状晶体在纳米尺度，抗折强度为8．20MPa，气孔率为45．8％。结论 经过处理的聚乙烯纤维分散均匀与基体结合良好；纤维的加入可提高α-TCP骨水泥生物复合材料的强度：裂纹在纤维处被转向或钉扎。     

Regenerated spider silk as a new biomaterial for MEMS

Spider drag-line silk is introduced for the first time as a new biomaterial for Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS). The tasks accomplished in this paper were focused on mechanical characterization of regenerated spider silk under two conditions: (1) spin-coated thin film formed onto a silicon substrate; and (2) formation of a free-standing microbridge (800 × 800 × 40 μm³) obtained by a surface micromachining process. Micromechanical tests using a nano indentation machine showed the spider silk film having an elastic modulus of 7.3 GPa, a loss tangent of 0.044 and an UTS (Ultimate Tensile Strength) of 85.1 MPa. Part of this paper was presented in the 19th IEEE International Conference on MEMS, Jan. 22–26, 2006.     

电化学共沉积制备有机高聚物/钙磷复合陶瓷膜层-Ⅰ XRD、SEM表征及生物活性研究

首次提出在NH4H2PO4－Ca(NO3)2溶液中添加溶性乙烯类有机高聚物，实现了通过电化学共沉积法制备具有生物活性的有机高聚物／钙磷陶瓷复合膜层。用XRD、SEM等对膜层的组分和形貌进行表征，证明陶瓷膜层表面形貌发生明显的变化。有机高聚物的引入，并不影响电沉积制备的羟基磷灰石（HAP）晶体在（002）晶面生长存在的晶面择优取向，体外细胞实验表明，HAP／有机高聚物复合膜层具有优良的生物活性。     

基于生物材料创面敷料封闭负压引流在创伤性骨髓炎治疗中的应用

背景：新型生物材料创面敷料封闭负压引流治疗创伤性骨髓炎可以达到较好的临床疗效。 目的：观察基于生物材料创面敷料封闭负压引流应用于创伤性骨髓炎手术后治疗中的临床疗效。 方法：对于创伤性骨髓炎的患者采取志愿的方式,将纳入的30例患者均分为生物材料创面敷料组、合成敷料组、常规传统换药组。 结果与结论：采用封闭负压引流术后能明显缩短患者治疗时间,减少抗生素应用,而采用生物材料创面敷料组比合成敷料组的临床疗效更有优势,差异有显著性意义(P < 0.05)。提示,新型生物材料创面敷料能有效引流,提高创伤性骨髓炎的手术后的临床治疗效果。 关键词：创面敷料;生物材料;封闭负压引流;创伤性骨髓炎;二次植皮 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.12.023      

层层自组装技术在基因活化生物材料表面工程的应用

细胞/基因活化生物材料是未来生物材料发展的方向和重要特征.以高分子材料为载体的基因释放在基因治疗、再生医学和组织工程中具有广泛的应用前景.综述了层层自组装(layer-by-layer self-assembly) 技术在先进生物材料表面工程中的应用,进而探讨了该技术在生物材料表面构建原位基因释放系统的潜在应用,对生物材料的研究具有重要的现实意义.     

Expanded applications,shifting paradigms and an improved understanding of host–biomaterial interactions

The conventional approach to biomaterial design and development typically focuses upon the mechanical and material properties with long-term objectives that include an inert host immune response and long-lasting mechanical and structural support. The emergence of and interest in tissue engineering and regenerative medicine have driven the development of novel cell-friendly biomaterials, materials with tailored degradation rates, materials with highly specific architectures and surfaces, and vehicles for delivery of bioactive molecules, among numerous other advancements. Each of these biomaterial developments supports specific strategies for tissue repair and reconstruction. These advancements in biomaterial form and function, combined with new knowledge of innate and acquired immune system biology, provide an impetus for re-examination of host–biomaterial interactions, including host–biomaterial interface events, spatial and temporal patterns of in vivo biomaterial remodeling, and related downstream functional outcomes. An examination of such issues is provided herein with a particular focus on macrophage polarization and its implications in tissue engineering and regenerative medicine.     

人牙周膜细胞在左旋聚乳酸/羟基磷灰石生物材料上的生长观察

目的观察电纺左旋聚乳酸/羟基磷灰石(PLLA/HA)生物材料(简称生物材料)的生物相容性,并以人牙周膜细胞作为种子细胞与生物材料复合培养,探索该生物材料用于人牙周组织再生的可能性。方法用电纺法制备PLLA/HA纤维生物材料;组织块法分离培养人牙周膜细胞,并用免疫组织化学方法鉴定;MTT法评价生物材料的生物相容性;将人牙周膜细胞与生物材料复合培养,用扫描电镜进行观察;将转染人腺病毒介导的绿色荧光蛋白的人牙周膜细胞与生物材料复合培养,用激光扫描共焦显微镜观察。结果成功分离了人牙周膜细胞,波形蛋白染色阳性确定该细胞来源于中胚层;MTT法检测人牙周膜细胞在生物材料上的增殖状况与正常培养基本一致;扫描电镜下可见细胞在生物材料上生长旺盛、充分伸展;激光扫描共焦显微镜下可见人牙周膜细胞沿生物材料呈纤丝生长,表现出一定的三维结构。结论电纺PLLA/HA生物材料具有三维空间网状结构和良好的生物相容性,与人牙周膜细胞复合培养有利于细胞的生长、贴附和增殖,并呈现一定的立体结构,为人牙周组织再生提供了实验依据。     

分子标记在生物材料分子生物相容性中的应用现状

对生物材料进行生物相容性的评价是进入临床实验前的关键环节.随着分子生物学的迅速发展,研究者已经深入到分子水平对生物材料进行生物相容性的评价,并提出了分子生物相容性的概念.当前,主要任务是借助分子生物学技术,确定更多的分子标记物,以便建立分子生物相容性评价标准,并藉此指导设计出相容性更好的生物材料.     

Brushite-collagen composites for bone regeneration

Brushite-based biomaterials are of special interest in bone regeneration due to their biocompatibility and biodegradability; on the other hand, collagen is a well-known osteoconductive biomaterial. In the present study a new brushite-collagen composite biomaterial is reported. This new biomaterial was prepared by combining citric acid/collagen type I solutions with a brushite cement powder. The obtained biomaterial was a cement paste, with improved handling properties. The effect of collagen on the setting reaction of brushite cement was studied, and was found to speed up the cement setting reaction. The cement paste set into a hard ceramic material within 18.5+/-2.1min and had compressive strength similar to that of spongeous bone (48.9+/-5.9MPa in dry conditions and 12.7+/-1.5MPa in humid conditions). The combination of collagen with citric acid revealed an interesting synergistic effect on the compressive strength of the composite material. Moreover, this new biomaterial had excellent cohesion properties (ninefold better than brushite cement), and high cellular adhesion capacity (threefold higher than brushite cement). The composite biomaterial described in this study combines good handling properties, compressive strength, cohesion and cell adhesion capacity, along with the osteoconductive and biodegradable properties inherent in brushite and in collagen-based biomaterials.     

生物材料植入感染与表皮葡萄球菌生物膜形成的相关基因调控

表皮葡萄球菌是寄居于人体皮肤和黏膜表面的共生菌群,现已发现其是引发临床生物材料相关感染的主要条件致病菌,在生物材料植入感染中占有重要地位.医用生物材料表面细菌生物膜的形成是其主要致病因素,细菌生物膜可有效抵御机体的防御反应和抗生素治疗,导致生物材料植入感染难以彻底治愈,使感染呈慢性、持续性和反复性特点,从而在临床上造成了极高的死亡率.就表皮葡萄球菌生物膜的形成、胞间黏附素基因(ica)操纵子和附属基因调节子(agr)基因对表皮葡萄球菌生物膜的调控及其在临床生物材料植入感染中的作用等方面作一综述.