使用数学模型对髁突颈骨折愈合过程中骨与软骨组织变化的研究

目的 使用数学模型模拟大鼠髁突颈骨折愈合过程中成骨与成软骨的动态变化过程,探索髁突颈骨折的愈合模式。方法 构建模拟大鼠髁突颈骨折愈合的数学模型,并统计该数学模型28 d内不同时间点生成的各参数(mb, mc, cb和cc)的数值,进而拟合骨、软骨、成骨细胞及成软骨细胞的密度云图和生长曲线并推算成骨方式。结果 数学模型模拟的骨面积比与大鼠骨折实验所测接近(P>0.05)。数学模型模拟的密度云图显示,在骨折后第3天至第7天成骨集中在骨膜周围,在第7天至第21天成骨集中在软骨所在区域并逐渐替代软骨。骨生长曲线与软骨生长曲线在骨折后第5至第8天与第21至第28天正相关,与第8至第14天呈负相关。成骨细胞生长曲线和成软骨细胞生长曲线均呈现先升后降的趋势,成软骨细胞在第6天达到最大密度,成骨细胞则在第13天达到最大密度。结论 数学模型能有效模拟大鼠髁突颈骨折愈合过程,可动态展示该过程中成骨与成软骨的动态变化,为研究髁突颈骨折的愈合方法提供了新思路。

肿瘤坏死因子α对骨组织细胞的调节

背景:肿瘤坏死因子α是一种作用广泛的炎性细胞因子,在机体的免疫炎症反应中起重要作用。目前的研究认为,肿瘤坏死因子α对多种骨组织细胞具有显著的生物学效应。目的:总结肿瘤坏死因子α在成骨及破骨细胞中的表达及作用途径,以进一步阐明肿瘤坏死因子α对骨组织细胞的调控作用。方法:检索截至2023年3月的PubMed及中国知网数据库中的相关文献,中文检索词包括“肿瘤坏死因子α,成骨细胞,破骨细胞,骨细胞,骨祖细胞”;英文检索词包括“TNF-α,osteoblast,osteoclast,osteocyte,osteoprogenitor cell”,并根据研究需要确立相应的标准,对最终所得文献进行筛选,最终纳入77篇文献进行综述。结果与结论:①肿瘤坏死因子α参与调控了骨祖细胞的募集、增殖与分化,但在特定环境下导致骨祖细胞剥离及死亡。同时通过分泌酶类直接或间接参与骨质吸收。②肿瘤坏死因子α能够通过激活破骨系细胞中相关信号通路,提高环境中炎性因子水平,或在特定环境下直接诱导破骨细胞生成。③肿瘤坏死因子α可通过激活核转录因子κB信号通路,抑制RUNX2和Osterix等转录因子的表达从而抑制成骨分化并诱导成骨细胞的凋亡和坏死性凋亡。④肿瘤坏死因子α通过激活骨细胞中核转录因子κB信号通路,诱导RANKL、SOST及DKK1等细胞因子抑制成骨促进破骨,同时增强骨细胞的凋亡,以及凋亡骨组织周围的骨吸收。⑤综合而言,肿瘤坏死因子α在骨组织中的效应以抑制成骨、促进破骨为主,肿瘤坏死因子α在骨组织细胞中实现生物效应通常依赖于肿瘤坏死因子受体及核转录因子κB信号通路的激活。⑥未来的研究中肿瘤坏死因子α与骨组织周围其他组织细胞类型的交互以及在骨免疫调控中的作用仍值得关注。

中等强度运动对去卵巢大鼠骨组织自噬水平的影响

背景:运动是防治骨质疏松症的有效方式,但仍不清楚其影响绝经后骨质疏松的机制是否与骨自噬水平改变有关。目的:观察运动经细胞自噬对去卵巢大鼠骨组织形态和力学性能的影响,从自噬的角度来探讨运动对去卵巢大鼠骨量的作用机制。方法:建立去卵巢大鼠模型,进行为期24周的中等强度有氧运动干预。实验后使用ELISA法测定血清雌二醇水平,micro-CT检测胫骨皮质骨、松质骨骨密度以及骨微结构,三点弯曲实验检测胫骨生物力学指标,透射电镜观察自噬体,Western blot分析LC3、ATG7蛋白表达。结果与结论:①去卵巢安静组大鼠血清雌二醇水平显著低于假手术安静组和去卵巢运动组(P<0.01);②各组大鼠体质量均增加,且去卵巢安静组>去卵巢运动组>假手术安静组>假手术运动组;③各组大鼠骨密度、骨量均显著增加(P<0.01),但去卵巢安静组增加程度明显低于其他组,去卵巢运动组增加程度明显高于去卵巢安静组;④与假手术安静组相比,假手术运动组大鼠的胫骨松质骨骨密度显著增加(P<0.01),去卵巢安静组和去卵巢运动组显著降低(P<0.01);⑤去卵巢安静组大鼠骨体积分数、骨小梁数量、松质骨骨密度显著低于去卵巢运动组(P<0.05),骨小梁厚度极显著低于去卵巢运动组(P<0.01),骨小梁模式因子、骨小梁分离度、结构模型指数显著高于去卵巢运动组(P<0.01);⑥与去卵巢安静组相比,去卵巢运动组LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ和ATG7蛋白的相对表达量显著增加(P<0.05);与假手术安静组相比,假手术运动组大鼠骨组织中自噬体数量增加(P<0.05);与去卵巢安静组相比,去卵巢运动组大鼠骨组织中自噬体数量增加(P<0.05)。由此可见,中等强度跑台运动可通过提高去卵巢大鼠血清雌二醇水平和骨组织自噬水平,改善其胫骨松质骨的骨微结构和骨生物力学性能,增加骨量。

骨组织工程镁基支架的制备研究进展

骨组织工程为受损骨、病变骨的治疗提供了重要的途径。如何获得易于骨修复、高强度且具有良好生物相容性的支架,是当前骨组织工程支架应用的技术难点和研究热点之一。支架材料的种类及制备方法是影响骨组织工程结构及性能的主要因素。镁基合金因在生物相容性、降解行为等方面具有突出表现而受到了普遍的关注,被认为是一种前景广阔的骨组织工程支架材料。常见的骨组织工程镁基支架制备方法有熔体发泡法、渗流铸造法、固/气共晶定向凝固法和增材制造法等,然而现有制备方法在孔隙结构精细控制及造孔残留物对镁基支架生物相容性的影响等方面仍需进一步研究。本文综述了骨组织工程镁基支架的制备方法,分析了影响镁基支架孔隙结构和性能的因素,总结了每种制备方法的优缺点,并对未来的研究方向进行了展望。

透明质酸基水凝胶在骨组织工程中的应用

由于机体自愈能力的有限性,大面积骨缺损的有效修复仍然是对临床治疗的巨大挑战。骨组织工程是多学科领域,其利用细胞、生物材料、生长因子的结合以促进骨骼的成骨和矿化。在应用于骨组织工程的各种支架中,水凝胶因能够模拟细胞外基质,而被认为是很有前途的骨再生材料。近年来,基于透明质酸的水凝胶因能够模拟骨组织的天然细胞外基质并为细胞支持和组织再生提供合适的微环境,而被广泛应用于骨骼相关疾病研究中。该文就近年来透明质酸基水凝胶的交联机制、生物活性物质递送以及与其他生物材料相结合在骨组织工程中的应用进行综述。

晶须在骨组织工程中的应用进展

晶须是高纯度单晶生长而成的微纳米级短纤维,其卓越的理化性能与生物学性能在骨组织工程中展现出巨大的应用潜力。本文旨在系统综述晶须的分类、生长机制、制备方法和特性,深入探讨其在骨组织工程中的应用,并展望晶须的研究方向及在骨组织工程中的应用前景。

人体骨组织修复器械虚拟仿真实验的设计与应用

在用于人体骨组织修复的植入无源医疗器械实践教学中,存在骨组织缺损修复模型少,器械耗材昂贵,人体实验条件苛刻等缺点。根据“人体解剖生理学”和“医疗器械及设计”等课程的教学和实验要求,基于人工髋关节生物力学科研成果,运用Solidworks软件三维建模和虚拟仿真技术,设计开发了“人体骨组织修复及人工全髋关节虚拟仿真实验”教学资源。该虚拟仿真实验能充分满足学生对以人工全髋关节为代表的多种骨修复器械从结构、位置匹配关系到植入人体后生物力学性能模拟的实验需求。有效提高了学生解决复杂工程问题的能力。

中药诱导干细胞在骨组织工程学中应用的研究概况

随着组织工程学的飞速发展以及科研人员的不断深入研究发现,用中药诱导干细胞在组织工程学中修复骨缺损具有一定的优势。骨组织工程学因具有良好的组织相容性、生物降解材料降解性而成为了研究的热点。近年来,骨组织工程技术的不断发展为修复骨缺损带来了希望,而干细胞移植是组织工程学中非常重要的环节之一,因其具有能够在特定条件下分化为不同类型细胞的能力,所以对于组织器官的损伤修复具有重要意义。而单纯利用干细胞治疗骨缺损疾病则存在治疗周期延长、靶向性不高等缺陷。中药参与治疗可促进干细胞增殖、诱导干细胞定向分化、促进移植后的干细胞定向迁移,从而缩短治疗周期并增强靶向性,可大大提高临床治疗效果。基于此,文章以中药诱导干细胞在骨组织工程学中应用的最新研究进展为契入点进行综述,探讨中药诱导干细胞在骨组织工程学中发挥的重要作用。

引导骨组织再生联合种植术治疗美学区前牙缺损效果分析

目的探讨引导骨组织再生联合种植术治疗美学区前牙缺损的效果。方法回顾性分析2019-12—2022-12南阳市中心医院口腔科收治的82例前牙缺损患者的临床资料,分为前牙缺损种植术组(单一组)和引导骨组织再生联合种植术组(联合组),各41例。比较2组种植区牙槽骨骨壁厚度、牙槽骨吸收量,以及探诊深度(PD)、菌斑指数(PLI)、龈沟出血指数(SBI)等牙龈健康指标水平,以及红色美学指数(PES)评分。结果术后1 h,联合组种植区1 mm、7 mm、10 mm牙槽骨骨壁厚度较单一组高,差异有统计学意义(P<0.05)。术后6个月,联合组患者的牙槽骨吸收量以及PD、PLI、SBI水平均较单一组低,PES评分较单一组高。以上差异均有统计学意义(P<0.05)。结论对前牙缺损患者采用引导骨组织再生联合种植牙技术,可提高种植区牙槽骨骨壁厚度,降低牙槽骨吸收量,并有助于改善牙周环境、减轻牙龈炎症反应、促进牙龈恢复健康和提升美学效果。

可降解新型聚乳酸膜在引导骨组织再生中的应用

目的探索一种可降解新型聚乳酸膜(PDLLA/PLLA)在引导骨组织再生中的应用效果。方法新西兰大白兔24只,体重2.5~3.0 kg,在动物一侧下颌骨体部近下颌骨下缘处制备10 mm×5 mm×3 mm箱状骨缺损,然后将动物随机分为实验组、对照组和空白组,每组8只。实验组动物骨缺损处填Bio-oss骨粉后将PDLLA/PLLA覆盖于缺损表面,对照组动物骨缺损处填Bio-oss骨粉后将Guidor聚乳酸可吸收膜覆盖于缺损表面,空白组动物不作处理。术后8、12周采集缺损处标本,进行大体观察、Micro-CT检查和组织病理学观察。结果实验期间各组实验动物均未发生炎症和排异反应,各组创口愈合良好,成骨活跃。大体观察显示,术后8周实验组动物成骨量较多,材料降解较少,对照组动物成骨量较实验组少,材料降解完全;术后12周实验组动物和对照组动物成骨量相当,实验组材料进一步降解,空白组动物成骨量少于实验组和对照组。术后8、12周,Micro-CT可以观察到实验组和对照组缺损区域新生骨明显多于空白组。术后8、12周,实验组动物和对照组动物新生骨相对骨体积分数(BV/TV)、骨密度(BMD)和骨小梁数量(Tb.N)均显著高于空白组动物(P<0.05),且术后8周实验组动物新生骨BV/TV高于对照组(P<0.05);但在术后12周时实验组与对照组新生骨BV/TV、BMD和Tb.N比较,差异无统计学意义(P>0.05)。组织切片观察显示,术后8周实验组动物新生骨小梁周边细胞生长活跃,并可见少量成骨细胞及破骨细胞;术后12周实验组动物骨小梁周围可见大量成骨细胞及破骨细胞,骨缺损部位骨组织密度接近周边正常骨组织。结论与对照组和空白组相比,PDLLA/PLLA呈现出了良好的生物相容性和骨传导性,可以明显促进缺损处愈合。

甲基丙烯酰明胶水凝胶作为细胞三维培养支架在骨组织工程中的应用

背景:骨缺损的治疗一直是临床医生亟待解决的临床难题,用甲基丙烯酰明胶进行细胞体外3D培养,可以为大面积骨缺损的治疗提供新的方向。目的:文章综述了甲基丙烯酰明胶作为3D细胞培养支架在骨组织工程中的研究进展,以期为临床骨缺损修复提供进一步的参考。方法:应用计算机检索中国知网及PubMed数据库1986年1月至2023年8月收录的文献,中英文检索词分别为“骨缺损,骨组织工程,生物支架材料,水凝胶,光交联水凝胶,甲基丙烯酰明胶,三维培养,细胞培养”和“Bone defect,Bone tissue engineering,Biomaterial scaffold,Hydrogel,Methylacrylyl photocrosslinked hydrogel,Three-dimensional culture;Cell culture”,最终纳入68篇文献进行综述分析。结果与结论:①同二维培养相比,3D培养可以在无菌条件下,构建立体三维空间,更好地模拟体内环境,为细胞提供合适的温度、酸碱度及足够的营养,使细胞能够在体外正常生长增殖并保持其正常结构与功能,具有独特优势。②在骨组织工程生物支架材料的选择中,水凝胶因其良好的生物相容性、可降解性及具有立体三维网络结构等优点,已被广泛应用于骨再生的研究。③甲基丙烯酰明胶的物理及生物性能受到浓度、光照时间及光引发剂种类以及反应体系等因素的影响,而这些性能均能对细胞的黏附、生长及增殖,甚至细胞形态及功能产生一定的影响。④甲基丙烯酰明胶因具有良好的生物相容性、物理可调节性、可注射性及光敏性能,已被广泛应用于3D细胞封装、3D生物打印及基于数字光处理的立体光刻技术等细胞3D培养体系中。⑤应用各类复合甲基丙烯酰明胶进行细胞的3D培养,可以更好地促进血管形成及骨再生,为临床骨缺损的治疗提供更多可能。⑥目前甲基丙烯酰明胶的来源、合成的方法以及安全性尚没有健全的标准,需要进一步加强研究,对甲基丙烯酰明胶在3D细胞培养领域的应用进行更深入的完善。

骨组织工程中常见水凝胶应用现状

骨折、肿瘤等原因导致的大面积骨缺损在疾病过程中常常无法自我修复,骨组织工程的出现为骨替代品的开发提供了可能,在研究过程中各种水凝胶作为支架材料被应用于骨组织工程并取得了不错的研究成果。本文旨在讨论既往各种水凝胶在骨组织工程中的应用,分析其特性及优缺点,并对未来的发展提出展望。

可降解Fe@Fe-Zn骨组织工程支架体外生物相容性研究

目的以多孔铁为基体,利用脉冲电沉积制备可降解多孔Fe@Fe-Zn复合材料骨组织工程支架,以期提高材料的降解速率和抗菌性能。方法通过调节脉冲频率,得到不同Zn含量的Fe-Zn合金层;使用电子探针、X射线衍射仪、扫描电镜来研究材料的元素含量、相组成和显微结构;通过压缩测试考察支架的力学性能;用体外浸泡来考察材料的降解性能;用浸提液培养分析材料对小鼠胚胎成骨细胞的黏附铺展和细胞活性的影响;用浸提液和直接培养来探究材料的抗大肠杆菌性能。结果随脉冲频率增加,合金中Zn含量减小;不同合金均为单一的α(Fe)相;电沉积组织致密,杂质含量低;Zn含量为7.5%(均以质量分数计)时,支架抗压屈服强度较多孔铁提升6%;复合材料的降解速率为0.44~0.48 mm/a,较多孔铁有显著改善;复合材料浸提液在稀释到25%(体积分数)时,表现出良好的细胞相容性,且随Zn含量增加,细胞活性增强;Zn含量为7.5%时,材料的抗菌性能最好。结论通过电沉积制备的Fe@Fe-Zn支架的腐蚀速率相较于多孔铁有明显提高。随合金层中Zn含量的增加,其细胞活性增强,抗菌性能提高。Fe@Fe-Zn有望发展为可广泛应用的可降解骨组织工程支架材料。

中药有效成分结合骨组织工程材料用于骨修复

背景:如何修复骨缺损一直以来是临床难题,中药有效成分在骨修复方面具有良好的生物活性与治疗效果,将中药有效成分与组织工程材料相结合在骨修复领域具有广阔的前景。不同中药有效成分与支架的组合在作用关系方面具有相似之处。目的:搜集常见的中药有效成分与支架材料组合的案例,基于七情配伍的启发将组织工程支架与中药有效成分类比为产生配伍关系的两类中药,以二者的作用关系为纲进行归纳总结。方法:检索1998年1月至2024年1月Pub Med和中国知网数据库中发表的相关文献,英文检索词:“traditional Chinese medicine,Chinese medicine,traditional Chinese medicine monomers,bone defect,bone repair,bone tissue engineering,tissue engineering,scaffold”,中文检索词:“中药,中药有效成分,中药单体,骨组织工程,骨组织工程支架,支架,组织工程,骨缺损,骨修复”,最终纳入88篇文献进行综述分析。结果与结论:(1)组织工程支架材料与中药有效成分各自均在骨修复领域有广泛的运用,二者在成骨方面优势明显但仍有许多缺陷,许多研究致力于将二者制备成复合材料,希望通过二者间的相互作用发挥减毒增效作用。(2)一些药物与材料在成骨、抗菌、促血管生成方面能互相促进,增强原有的效果,受到传统方剂配伍观念的启发,文章将其归纳为“相须”关系,并举实例佐证。(3)一些药物能提高材料的强度,而某些材料能对负载于其上的药物实现缓释控释效果、增加载药量与稳定性,或是进行靶向递送,文章将这种单方面的提升效果归纳为“相使”关系。(4)一些中药与材料搭配使用能减少对方的毒副反应,文章将这种减毒关系归纳为“相畏相杀”。(5)文章得出了一个由七情配伍关系启发、基于作用关系分类的关于中药复合支架的全新视角,将中药传统观念引入组织工程领域,为后续复合支架的研究者提供新的研究思路,并在选材搭配方面提供一定的便利。

骨质疏松小鼠骨组织基质囊泡对血管钙化的影响研究

目的血管钙化是一种与骨骼生理矿化相似的生物过程,血管平滑肌细胞(SMCs)分化为“钙化”成骨表型,分泌钙化的基质囊泡(MVs)。流行病学证据表明,骨质疏松患者发生血管钙化的风险显著增高。体内骨骼和血管通过骨-血管轴相关联,骨源性细胞可通过分泌生化因子等胞间媒介影响血管健康。本课题组前期发现骨质疏松(OVX)发生后,血液中游离的MVs增加,可能会通过血液循环参与机体内异位矿化。因此,拟探究骨质疏松骨组织MVs对VC的影响。方法通过双侧去卵巢手术构建OVX小鼠模型,茜素红染色检测血管钙盐沉积;超速离心法分离提取正常和骨质疏松小鼠成骨细胞MVs(CT-MVs和OVX-MVs),NTA比较数量变化,蛋白质组学分析比较内容物差异;CT-MVs和OVX-MVs分别与SMCs共培养,q PCR和WB检测SMCs成骨分化标志物;最后,Apo E-/-小鼠尾静脉注射CT-MVs和OVX-MVs,茜素红和Von Kossa染色检测VC。结果(1)OVX小鼠骨质流失增加,伴随血管钙盐沉积加重;(2)OVX-MVs数量增多且高表达BGN等成骨分化相关蛋白;(3)OVX-MVs促进SMCs成骨分化,SMCs标志物α-SMA显著下调,成骨标志物Runx2、ALP显著上调;(4)OVX-MVs促进血管钙化。结论骨质疏松发生后,成骨细胞MVs数量增加且高表达成骨分化相关蛋白,促进SMCs成骨分化,加速血管钙化进程。

骨组织工程中传统与仿生支架结构设计的差异

背景:多孔支架作为新骨生长的临时基质在骨修复过程中起着关键作用,其中多孔支架的结构设计是骨修复过程中的研究重点。目的:综述传统支架(规则、均匀的支架)和仿生支架(不规则、不均匀的支架)在骨组织工程研究领域的应用。方法:检索中国知网(CNKI)、维普、万方、Web of Science、Science Direct、PubMed、EI等数据库,选取2008年1月至2024年3月发表的文献,中文检索词为“骨组织工程,仿生支架,骨小梁,传统支架,骨修复,三周期极小曲面”,英文检索词为“bone tissue engineering,bionic scaffolds,bone trabeculae,traditional scaffolds,bone repair,TPMS”。最终纳入81篇文献进行综述。结果与结论:骨支架的结构设计是实现骨修复和骨再生的关键,骨组织工程中的支架技术已取得显著进展。传统的规则多孔支架因简单的制造流程和良好的机械性能被广泛应用,然而这类支架往往缺乏生物活性,难以模拟自然骨组织的复杂微环境,限制了其在促进细胞增殖和骨再生方面的能力。相反,仿生支架通过模拟自然骨组织的结构特征,提供了更适宜的生理微环境,促进了成骨细胞的增殖、分化及新骨的形成,为骨缺损有效治疗提供了新的思路。尽管仿生支架在理论上具有巨大的潜力,但在实际应用中仍面临诸多挑战,支架的生物相容性、生物活性及长期稳定性等因素仍需通过临床试验进行进一步验证。

基于天然骨仿生的骨组织工程设计综述

骨组织工程可以在骨缺损治疗前期提供匹配缺损的支架,引导新生骨形成,并提供活性因子、种子细胞等促进骨组织再生,在骨修复中有广泛的应用。良好的骨组织工程设计至关重要。受天然骨组织自身特性的启发,骨组织工程支架与仿生科学之间的联系越来越密切,成分、结构和功能仿生成为制备骨组织工程支架的重要方法。本文根据天然骨组织固有性质,对不同仿生方式,如成分仿生、结构仿生及功能仿生进行简要介绍,并对其在骨组织工程中的应用进行综述,旨在为骨组织工程的设计提供新的思路与方法。

金属有机框架材料在骨组织工程和骨科疾病治疗中的多重应用

背景:金属有机框架材料因其可调节的孔隙率、较大的表面积、生物相容性良好和结构多样等独特的性质在骨组织工程和骨疾病治疗中展现出巨大的应用前景。目的:综述金属有机框架材料在骨修复、关节炎、骨感染和骨肿瘤中的研究进展、运用及优缺点,为后续研究提供参考及策略。方法:检索Web of science、Pub Med和中国知网数据库,英文检索词为“Metal-Organic Frameworks,MOFs,Orthopedics,Bone Repair,Bone Regeneration,Orthopaedic Applications,Bone Tissue Engineering,Bone Infection,Arthritis,Bone Tumor,Osteosarcoma”,中文检索词为“金属有机框架,骨科,骨修复,骨再生,骨科应用,骨组织工程,骨感染,关节炎,骨肿瘤,骨肉瘤”,检索了2015-2023年的相关文献。根据纳入与排除标准对所有文献进行初筛后,最终纳入72篇文章进行综述。结果与结论:(1)在促进骨修复过程中,金属有机框架材料中的金属离子中心能够激活相应信号通路,从而通过促进成骨基因的表达、抑制破骨细胞、促进血管生成、加速骨矿化进程4个方面促进成骨,因此,以钙、锶、钴、铜和镁离子等金属离子作为金属中心的金属有机框架材料在改善骨缺损植入物的性能方面具有很大潜力。(2)以锌/钴金属有机框架为代表的金属有机框架材料能发挥类细胞保护酶的活性,清除活性氧,促进软骨再生,与天然酶相比具有不易失活和更好的稳定性等优势。(3)锌基金属有机框架材料凭借宽带隙、光生载流子的有效分离迁移以及高稳定性的特点,在光催化领域表现出色,广泛用于细菌及肿瘤细胞的杀灭。(4)双金属金属有机框架材料由于额外金属的掺杂,导致结构性能发生优化而具有关键优势,例如锌/镁金属有机框架74具有更高的稳定性进而实现持续抗菌,钽/锆金属有机框架光吸收能力及光催化效率的增加,成为了放疗增敏剂。(5)然而,金属有机框架材料在临床应用中仍面临诸如药物释放的不确定性、生物体内安全性及长期存在可能诱发的免疫反应等挑战.

骨组织工程中研究水凝胶微球的特征

背景:水凝胶微球由于其多孔性和可注射性等在递送细胞和生物活性因子/药物、构建组织修复支架等生物医学领域展现独特优势,具有广阔的应用前景。目的:综述基于水凝胶微球的骨组织工程最新研究进展,讨论基于水凝胶微球的骨组织工程研究面临的关键问题和挑战。方法:应用计算机检索PubMed和中国知网数据库收录的相关文献。英文检索词为“hydrogels,microparticles,microspheres,microcarriers,bone,bone defect,bone repair,bone healing,bone tissue engineering”,中文检索词为“水凝胶,微球,微粒,骨组织工程,骨缺损,骨修复,骨再生”。检索文献时限为2002-2022年,最终纳入127篇文献进行综述。结果与结论:①目前,不同的水凝胶微球材料已被开发用于骨组织工程策略并取得了较好的效果,如搭载细胞或生物活性因子/药物的水凝胶微球、作为生物支架的水凝胶微球、刺激响应性水凝胶微球、生物矿化水凝胶微球、与其他生物材料结合的水凝胶微球等。②基于水凝胶微球的骨组织工程修复策略主要通过促进干细胞的招募与成骨分化、调节损伤局部炎症微环境以及促进损伤部位血管生成等机制来调控骨修复。但目前的研究没有深入探索基于水凝胶微球的骨组织工程诱导内源性干细胞招募与分化,以及水凝胶微球的理化性质对炎症微环境的调控,且水凝胶微球的体内长期不良反应尚未探明,批量生产存在困难,因此,未来的研究需要在机制探索和技术路线上加强深入,从而为开发能够用于临床转化的水凝胶微球材料提供合理参考。

3D打印多孔钽内部结构及表面改性在骨组织工程学中的研究进展

3D打印多孔钽在骨缺损的修复方面具有独特优势,其具有良好的物理、化学、机械性能及生物相容性等优点,展现了其在人类骨组织工程学领域中巨大的临床价值,具有广阔的应用前景,但仍需在多孔钽的内部结构及表面修饰方面有新的突破。现通过回顾及分析相关文献,对3D打印多孔钽的内部结构及表面改性在骨组织工程中的研究进展作一综述。