新型组织工程化人工骨的体外初步构建

目的 应用组织工程学技术，体外初步构建有活性的人工骨。方法 培养，诱导人间充质干细胞向成骨细胞表型转化，制备性能优越的支架材料，将细胞与材料复合构建人工骨，在体外培养一定时间后，扫描电镜观察组织工程化骨的微观结构和消化细胞行碱性磷酸酶染色。结果 L－聚乳酸，聚磷酸钙纤维，I型胶原按一定的方法可构建出新型的骨组织工程复合支架材料，诱导后的间充质干细胞可在材料内良好贴附生长，维持成骨细胞表型。结论 本实验为骨组织工程学的进一步研究与应用提供了新的材料和方法。     

生物可吸收固定材料对实验性骨折愈合影响的超微结构观察

目的: 探讨自行研制的生物可吸收固定材料对骨折愈合的影响. 方法: 用生物可吸收固定材料(PDLLA/CMP)对20只兔(平均3.5 kg)股骨下端骨折进行髓内固定. 固定各2, 4, 8, 12和24 wk分别取骨折愈合区骨痂一组进行电镜下超微结构观察. 结果:①骨折第2周炎性反应期结束;②成纤维细胞出现在2～4 wk,成骨细胞出现在4 wk;③胶原纤维结构正常;④24 wk时骨细胞超微结构正常,无退变现象. 应用生物可吸收材料进行骨折内固定,骨折愈合细胞进程无明显变化;成骨过程活动正常;特别在较长时间固定后,骨细胞形态、结构无退变表现. 结论:用生物可吸收内固定物进行固定,其骨折愈合的超微结构表现与传统理论之间无明显差异,是一种有发展前途的可吸收内固定材料.     

新型骨组织工程支架材料β-TCP/CPPF/PLLA的性能观察

目的:研究新型骨组织工程支架材料β-TCP/CP-PF/PLLA的降解性能及生物相容性.方法:将试样真空干燥至恒重后放入盛有人工降解液的试管中,在37℃下密闭降解,用扫描电镜观察材料的微观结构.将骨髓基质细胞(BM-SCs)与材料复合构建人工骨,在体外培养3,7 d后,扫描电镜观察骨髓基质细胞在材料上的附着及生长情况.结果:降解后的材料仍然具有三维网状的立体结构,扫描电镜(SEM)见在材料表面及内部有大量细胞正常生长.结论:β-TCP/CP-PF/PLLA骨组织工程支架复合材料具有合理的微孔直径、较高的孔隙率,良好的降解性及生物相容性,基本满足骨组织工程的要求.     

新型支架材料羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/左旋聚乳酸复合自体骨髓间充质干细胞修复关节软骨全层缺损

目的:观察自体骨髓间充质干细胞复合新型支架材料羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/左旋聚乳酸修复兔膝关节软骨全层缺损。方法:实验于2005-03/08在兰州大学骨科研究所完成。①抽取兔骨髓液经过密度梯度离心得到单个核细胞,在经过体外分离培养获得骨髓间充质干细胞,将骨髓间充质干细胞吸附于羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/左旋聚乳酸复合材料上,再移植于兔膝关节全层软骨缺损模型处。②36只健康青紫兰兔被随机分成3组,每组各12只。细胞材料复合物组:将骨髓间充质干细胞与羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/左旋聚乳酸复合物植入双侧股骨髁间窝软骨缺损处;单纯复合材料组:单纯植入羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/左旋聚乳酸;空白对照组:不做任何植入。③分别于术后4,8,12周各处死4只兔子,取材进行大体、组织学及免疫组织化学染色观察。大体及组织学观察结果参照O’driscoll的评分标准进行评分。结果:36只兔全部进入结果分析。①培养细胞的生物学特性观察:原代培养骨髓细胞7～10d后,多数细胞旋涡状排列。传代6h后细胞开始贴壁,5～7d铺满瓶壁。细胞形态均一呈梭形。②各组兔术后大体观察、股骨组织学检查:细胞材料复合物组术后12周大体评分明显低于单纯复合材料组和空白对照组(修复组织表面结构:0.45±0.25,1.15±0.25,2.47±0.39,P<0.05;缺损填充深度:0.35±0.15,1.27±0.27,2.63±0.27,P<0.05;与周围软骨结合情况:0.58±0.08,1.10±0.24,1.87±0.64,P<0.05)。细胞材料复合物组12周关节软骨表面光滑,光镜下可见已形成正常软骨厚度的软骨层及完整的软骨下骨,与对照组有明显差异。修复组织Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性,强度与周围正常软骨无差别。软骨缺损处为透明软骨修复。组织学评分各项(缺损填充深度、与周围软骨结合情况、修复组织表面结构、细胞形态、潮线形成、甲苯胺兰染色)评分均显著低于单纯复合材料组和空白对照组。③各组兔修复组织吸光度值形态分析:修复方法在基质分泌方面优势顺序为:细胞材料复合物组>单纯复合材料组>空白对照组。结论:自体骨髓间充质干细胞复合羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/左旋聚乳酸材料以类透明样软骨组织完整修复缺损,是一种修复软骨缺损的行之有效的方法,羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/左旋聚乳酸可以做为组织工程软骨支架材料。     

固化液中添加壳聚糖和明胶的磷酸盐骨水泥材料性能测试

背景：骨水泥如果固化时间太快，黏度降低，应用时可能会使塑型困难。 目的：检测在柠檬酸中添加壳聚糖、明胶配制的固化液与α-磷酸三钙和羟基磷灰石复合的粉剂调和制备骨水泥试样的性能。 设计、时间及地点：开放性实验，于2005—03／2006—08在兰州交通大学材料系实验室完成。 材料：将α-磷酸三钙粉末与羟基磷灰石粉末混合均匀制得骨水泥粉料，壳聚糖和明胶按不同比例与柠檬酸溶液混合配制的固化液，然后二者调和制得骨水泥。 方法：净浆稠度及凝结时间测定仪测定骨水泥的凝固时间，MTS-810型材料试验机测试各种配比骨水泥的压缩强度，扫描电镜观察固化体经37℃生理盐水浸渍2个月后的微观结构。 主要观察指标：骨水泥的凝固时间及压缩强度，骨水泥水化反应的pH值及其微观结构。 结果：调和液中添加的壳聚糖和明胶，使其黏度明显增加，固化时间延长，试样抗水冲性能提高，样品塑型容易操作，但试样抗压强度有所降低。骨水泥水化反应的pH值随着水化反应的进行逐渐上升，24h时接近生理盐水的pH值。壳聚糖-明胶含量不同可以得到不同机械强度的α-磷酸三钙，羟基磷灰石两相骨水泥，骨水泥试样24h基本达到最大强度，在48h后强度几乎不再变化。 结论：固化液中添加壳聚糖、明胶制备的α-磷酸三钙，羟基磷灰石两相骨水泥克服了陶瓷型羟基磷灰石烧结形成、修整困难等缺点，具有塑型容易、使用方便、固化时放热小等优点。     

新型骨组织工程支架材料β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸的细胞生物相容性

目的:在体外细胞培养条件下,从细胞形态和细胞增殖方面观察新型骨组织工程支架材料β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸的细胞生物相容性。方法:实验于2002-01/2004-01在西安交通大学医学院实验中心及西安交通大学地方病研究所实验室进行。①材料:β-磷酸三钙为兰州交通大学复合材料研究室制备;磷酸纤维平均直径(15.0±1.2)μm,平均体外生物降解率(3.0±0.46)%,拉伸强度(1.0±0.2)GPa,弹性模量(48.0±7.6)GPa;聚左旋乳酸平均分子质量为27.6×104。支架复合物质量比为β-磷酸三钙∶聚磷酸钙纤维∶聚左旋乳酸=2∶3∶5。②实验方法:按复合材料1g∶浸提介质10mL的比例,用含体积分数为0.1的胎牛血清的DMEM37℃条件下浸提24～72h,制备复合支架材料的浸提液,过滤24h内进行试验。将骨髓基质细胞分为3组,分别用支架材料浸提液(实验组)、DMEM培养液(阴性对照组)和6.4g/L苯酚溶液(阳性对照组)培养,同时实验组将浸提液按100%,75%,50%,25%的浓度稀释分别培养。③观察指标:每日使用倒置相差显微镜观察骨髓基质细胞形态变化;用MTT法检测细胞生长及增殖情况,测定A值,计算细胞增殖率。结果:①细胞形态变化:在细胞培养1,2,3d,阳性对照组细胞数量明显减少,细胞固缩甚至崩解,实验组与阴性对照组细胞数量明显增加,细胞形态正常。②细胞生长及增殖情况:在培养各时间点除阳性对照组毒性为4级(细胞增殖率为0～20%)外,其余均为0级(细胞增殖率>80%);除阳性对照组外,各实验组及阴性对照组A值均随培养天数的增加而升高,培养1,2,3天时阳性对照组的A值明显低于其他组(P<0.01),阴性对照组与实验组间无显著差异(P>0.05)。结论:β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合材料对骨髓基质细胞的增殖分化无明显影响,无细胞毒性,有良好细胞生物相容性。     

从生物陶瓷到生物活性骨水泥

目的:对骨修复材料的类型、力学性能及生物学性能等方面进行分析。资料来源:应用计算机检索SpringerLink1980/2004数字资源库,限定文章语言种类为English,检索词为“bioceram ics,PM M A,bone cem ent”等。同时计算机检索中国期刊网CNKI数字图书馆,限定文章语言种类为中文,检索词为“生物陶瓷、PM M A、磷酸钙骨水泥”等。并从图书馆查找了一些相关书籍。资料选择:选择关于人体骨修复材料的58篇相关文献进行分析总结。资料提炼:在58篇文献中,内容呈不同程度重复的有12篇,给予删除,对46篇文献进行分类整理,用于综述,其中22篇为参考文献。资料综合:对生物陶瓷、聚甲基丙烯酸甲酯、磷酸钙骨水泥的力学、生物学性能及实际应用进行比较分析,各有一定的优缺点,使其应用均受到一定限制。结论:通过分析比较,自固化磷酸钙骨水泥克服了陶瓷型羟基磷灰石烧结形成、修整困难等缺点,克服了聚甲基丙烯酸甲酯其单体在聚化时放出热能等缺点,具有制备容易、使用方便、固化时放热小等优点,具有一定的发展前途。但磷酸钙骨水泥存在固化时间较长、机械性能不足等缺点,尤其是抗压强度低、脆性较大,使其应用受到一定限制,提出了磷酸钙骨水泥的研究思路。     

骨髓炎治疗用缓释制剂的制备及体外抑菌活性研究

骨髓炎的定点缓释给药治疗是重要的生物医学问题,关键是要制备高效的缓释药棒。我们采用热熔法,以聚(二聚酸(十四烷二酸)共聚物[P(DA-TA),WDA:WTA=50:50]为药物缓释材料,硫酸庆大霉素为模型药物,制备了硫酸庆大霉素-聚酸酐缓释药棒,以期最终用于骨髓炎的定点缓释给药治疗。初步的制剂稳定性研究表明,在室温干燥条件下,该缓释药棒具有良好的制剂稳定性。体外释药结果表明,37℃时,该缓释药棒在蒸馏水中、0．9％生理盐水中和0．1 mol／L pH7．4 PBS中具有明显缓释作用,其体外释药动力学均符合一级动力学方程和Peppas方程。抑菌活性实验表明,该缓释药棒对骨髓炎常见致病菌:金黄色葡萄球菌及大肠杆菌有长达60 d的抑制作用。该类硫酸庆大霉素-聚酸酐缓释药棒具有良好的制剂稳定性和长达60 d的抑菌活性,可望用于骨髓炎治疗领域。     

聚磷酸钙纤维增强α-磷酸三钙/纳米羟基磷灰石骨水泥复合材料的力学性能

背景:利用纤维增强磷酸钙骨水泥的机制很早就被人们认识和利用.由于非吸收性纤维存在生物相容性低及应力遮挡等问题,近期的研究热点主要是可降解吸收的生物活性纤维对磷酸钙骨水泥性能的影响.目的:制备聚磷酸钙/(α-磷酸三钙,纳米羟基磷灰石)骨水泥复合材料,观察聚磷酸钙对磷酸钙骨水泥力学性能的增强效果.方法:利用固相反应法和湿法反应法分别制得α-磷酸三钙和纳米羟基磷灰石粉末,再将2种粉末按不同比例混合进行高温处理,然后将其与不同质量比、不同长度的聚磷酸钙纤维复合制成骨水泥试样.对试样进行凝固时间、力学性能测试,利用扫描电镜观察试样微观结构.结果与结论:聚磷酸钙长度为3 mm、含量为10%时,抗压强度为66.43 MPa,抗弯强度为13.86 MPa.扫描电镜显示聚磷酸钙在磷酸钙骨水泥基体中分布均匀,结合性能好.在Ringer's溶液中浸泡3个月,纤维仍具有一定的增强效果.提示聚磷酸钙纤维对α-磷酸三钙,纳米羟基磷灰石骨水泥有一定的增强作用,聚磷酸钙/(α-磷酸三钙/纳米羟基磷灰石)骨水泥复合材料具有良好的力学性能.