负载rhBMP-2钙磷硅基活性骨修复材料的3D打印构建及生物学性能研究 |
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引用本文: | 李翠笛,陈芳萍,王金武,戴尅戎,刘昌胜.负载rhBMP-2钙磷硅基活性骨修复材料的3D打印构建及生物学性能研究[J].国际骨科学杂志,2015(2). |
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作者姓名: | 李翠笛 陈芳萍 王金武 戴尅戎 刘昌胜 |
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作者单位: | 200237 上海, 华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室(李翠笛、陈芳萍、刘昌胜)、华东理工大学教育部超细材料重点实验室(陈芳萍、刘昌胜)、华东理工大学教育部生物医学材料工程技术研究中心(李翠笛);200011, 上海市骨科内植物重点实验室、上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科(王金武、戴尅戎) |
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基金项目: | 国家重大科学研究计划(2011CB013300、2012CB933604)、国家自然科学基金(81171707)、上海市卫生系统重要疾病联合攻关项目(2013ZYJB0501)、上海教委重点学科建设基金(J50206) |
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摘 要: | 目的 构建一种新型钙磷硅基活性骨修复材料,研究材料成分、孔道结构和是否负载生长因子对支架力学性能、细胞粘附性能和骨组织形成过程的影响。方法 以磷酸钙骨水泥(CPC)、介孔硅酸钙(MCS)为原料,采用3D打印技术构建不同孔道结构的MCS/CPC(MCS/CPC)复合支架,在扫描电子显微镜下观察支架内部孔道结构,通过万能力学试验机测试各组支架的最大抗压力学性能,用四甲基偶氮唑盐法测试各组支架的细胞粘附性能。建立大鼠颅骨原位缺损修复模型,在支架上负载重组人骨形态发生蛋白(rhBMP-2)制备得到钙磷硅基活性多孔支架(MCS/CPC/rhBMP-2),考察CPC、MCS/CPC和MCS/CPC/rhBMP-2支架的组织相容性与成骨性能。结果 采用3D打印技术能够实现对钙磷硅基骨修复支架内部孔道结构的可控制备。垂直孔设计大小为350 μm 的MCS/CPC支架具有适宜的孔隙率和抗压力学强度,分别为56.6%和9.8 MPa;细胞相容性良好,有利于细胞粘附。负载rhBMP-2可显著加快新生骨组织形成,植入MCS/CPC/rhBMP-2复合支架初期纤维组织即可在连通孔道中自由生长,在植入12周后,MCS/CPC/rhBMP-2支架新生骨面积明显高于CPC和MCS/CPC支架,且新生骨组织形成过程与颅骨膜内成骨过程相似,具有一定仿生效应。结论 采用3D打印法制备的MCS/CPC/rhBMP-2支架材料具有规则的连通孔道,力学性能良好,促进成骨效果优异,是理想的新型骨缺损修复材料。
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关 键 词: | 骨修复材料 介孔材料 硅酸钙 3D打印 |
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