PLA-PEG复合支架材料体外细胞相容性的实验研究

目的:探索新型PLA-PEG(polylactic acid-polyethylene glycol block copolymers)复合支架材料体外细胞相容性。方法:支架材料分为实验组A(PEG/PLA为16∶0)、实验组B(PEG/PLA为13∶0)、对照组C,单纯聚乳酸(polylacticacid,PLA)。贴壁法培养兔骨髓基质细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs),诱导生成成骨细胞,接种于支架材料上。通过观察种子细胞在支架材料上的吸附迁移、生长增殖情况,验证各组细胞材料复合体的成骨活性,比较分析不同支架材料之间的差异。结果:兔成骨细胞在新型PLA-PEG三维支架材料表面分布较为均匀,生物学行为活跃。实验组A与B的细胞粘附及增殖能力均强于对照组(P<0.05)。结论:三种支架均具有较好的细胞相容性,但实验组A与B的细胞相容性更好,更适宜作为支架材料与成骨细胞共同培养,以获得具有成骨能力的三维立体结构组织工程骨。

颌骨组织工程血管化的研究进展

组织工程是颌骨缺损修复的研究热点和重要方向,但其血管化问题尚未得到完全解决,这限制了其临床应用于大体积颌骨缺损的修复。支架、种子细胞和生长因子作为组织工程三要素在血管化进程中扮演重要角色。因此,各种体内外促血管化策略如应用促血管生成细胞、复合促血管生长因子、优化支架的成分与外形及内部结构设计、采用外科手段等近来得到广泛研究,本文将对此作一综述。

羟基磷灰石结合β-磷酸三钙及海藻酸盐作为牙槽骨修复材料的比较分析

背景:牙槽骨修复材料的种类很多,可以分为天然生物材料,人工合成材料和复合材料,各种类型的材料还可以通过化学生物等方法进行合成,其均有各自的优势和不足。目的:比较羟基磷灰石/β-磷酸三钙、纳米碳化羟基磷灰石海藻酸盐及单纯羟基磷灰石3种牙槽骨修复材料的细胞毒性及生物相容性。方法:将羟基磷灰石/β-磷酸三钙浸提液、纳米碳化羟基磷灰石海藻酸盐浸提液、羟基磷灰石浸提液分别与小鼠成骨前细胞、人成骨细胞共培养,XTT实验检测细胞线粒体活性(以单独培养的细胞为对照组),结晶紫分析实验检测细胞毒性(以DMSO培养的细胞为对照组)。取20只Wistar大鼠(购自北京维通利华实验动物有限公司),制备上颌右侧中切牙牙槽骨缺损模型,随机分4组干预:对照组不植入任何材料,其余3组分别植入羟基磷灰石/β-磷酸三钙、纳米碳化羟基磷灰石海藻酸盐及单纯羟基磷灰石材料,植入后7,21,42d,检测血清中RANKL、骨保护素质量浓度。实验已通过西南医科大学动物伦理委员会审批批准,审批号:IACUC20170315-07。结果与结论:①3组材料浸提液中小鼠成骨前细胞的线粒体活性与对照组比较差异无显著性意义(P>0.05),3组材料浸提液中人成骨细胞的线粒体活性与对照组比较差异均无显著性意义(P>0.05);3组材料浸提液中,纳米碳化羟基磷灰石海藻酸盐浸提液中两种细胞的线粒体活性最高;②3组材料浸提液对小鼠成骨前细胞与人成骨细胞的毒性均明显低于对照组(P<0.05);3组材料浸提液中,纳米碳化羟基磷灰石海藻酸盐浸提液对两种细胞的毒性最低;③纳米碳化羟基磷灰石海藻酸盐材料植入后7d的RANKL质量浓度低于21d(P<0.001),植入后42d的骨保护素质量浓度高于植入后7,21d(P<0.001);④结果表明相对于羟基磷灰石/β-磷酸三钙与单纯羟基磷灰石材料,纳米碳化羟基磷灰石海藻酸盐材料具有更好的生物相容性。

颌骨组织工程支架材料机械强度增强方法研究进展

骨组织工程作为治疗口腔颌面部外伤、炎症和肿瘤等引起的颌骨缺损的新兴方式,因其材料来源广泛、免疫排斥风险低及可个性化治疗的优点,是近年来研究的热点。但由于口腔颌面部咀嚼、表情等功能性活动,对支架的机械强度具有较高要求。本文对近年增强颌骨组织工程支架材料机械强度方面的研究进行归纳、总结,综述了增强颌骨支架机械强度的方法。研究结果显示,用于增强颌骨组织工程支架机械强度的方法主要有复合改性法、交联法、涂层、仿生支架和其他新型加工方式。其中复合改性研究最早,虽然过程简单但引入其他物质增加降解产物,需调控其复合比例;交联法因交联剂的使用存在细胞毒性风险;涂层法不改变原支架基础结构仅做表面改性,如克服界面间应力集中问题可更好地应用;仿生支架和微观调控支架是近年新兴的技术,能够改善材料内部分子排列方式,从而增强机械强度。因此,在完善传统方式的基础上,未来的研究重点将转向纳米级新材料、仿生支架及对支架微观结构精确控制的新方法等方面。

温敏性bFGF/Dex脂质体-水凝胶复合支架的神经化骨再生评价

目的:利用脂质体同时包载具有促进神经分化作用的碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)和成骨诱导小分子(Dex),与海藻酸钠溶液混合,构建一种具有温敏性和可注射性的bFGF/Dex脂质体-水凝胶复合支架,评价复合支架促进神经分化和新骨再生的作用。方法:通过薄膜分散法制备bFGF/Dex脂质体,与RGD多肽活化后的海藻酸钠溶液混合,通过自由基聚合反应合成温敏性bFGF/Dex脂质体-水凝胶复合支架。使用Zeta粒径仪检测脂质体的粒径、多分散度和Zeta电位,扫描电镜观察支架的微观结构,利用万能材料试验机测定支架的机械强度,通过RT-PCR和免疫荧光染色检测bFGF促进hBMSCs成神经分化相关基因和蛋白的表达。构建兔颅骨缺损模型,通过micro-CT及免疫组织化学染色,评价复合支架在体内促进神经化骨再生的作用。采用SPSS 26.0软件包对数据进行统计学分析。结果:成功构建温敏性bFGF/Dex脂质体-水凝胶复合支架,该支架在常温下(25℃)呈溶液状态且具有流动性,大于临界温度(32℃)时可迅速转变为凝胶状态。支架表面呈疏松多孔的蜂窝状,能够承担一定应力。体外成神经相关基因和蛋白表达提示,bFGF在诱导hBMSCs成神经分化中具有重要作用。动物实验结果表明,复合支架具有高效促进神经化骨再生的作用。结论:具有温敏性、可注射性和突出生物功能的智能bFGF/Dex脂质体-水凝胶复合支架,为颌骨缺损修复提供了新的材料。

骨组织工程支架研究进展

组织工程化骨是用于颌骨缺损修复治疗的一种新途径,当前其研究焦点是寻求能够作为细胞移植及引导新骨生长的支架,以充当细胞外基质的替代物。这些支架通常由多孔、可降解的生物材料制备,并且可以负载不同的生长因子、药物或干细胞。本文就骨组织工程支架的研究现状、面临的挑战及未来的研究动向做一综述。

基于CT数据的颌骨支架材料有限元分析及3D打印模型研究

本研究基于CT数据对颌骨支架材料进行有限元分析及3D打印模型研究,为了进一步确定CT技术与3D打印技术在骨组织构建工程的可行性,同时探讨构建骨组织支架材料工程的技术问题,本研究利用骨缺损区域的CT数据进行三维构建,对武汉市第一医院颌面外科颌骨囊肿患者的颌骨缺损区进行CT扫描,再将DICOM数据导入Mimics中,根据CT数据对颌骨缺损部分进行三维建模。支架材料内部形态基于Pro/E软件设计3种不同的支架-立方体结构、蜂窝结构、仿生骨结构。设置支架材料负载为90 N,泊松比为0.3,弹性模量为11 Gpa,地面为完全约束,对支架结构的形变及应力进行有限元分析。构建的支架结构导入Magics中,输出STL格式,连接3D打印机制备支架的三维模型实体模型。本实验发现：（1）使用3D打印技术制得三种支架实体模型,支架材料模型外部形态和颌骨骨缺损区内部结构高度匹配。（2）分别对三种支架模型结构进行有限元分析,分析符合要求。（3）基于布尔运算对支架模型的外部形态同骨缺损区进行匹配。基于CT数据,计算机辅助设计及Mimics三维软件,重建三维模型,利用3D打印技术制造支架实体模型。有限元分析的表明,在同等条件下,立方体结构的支架具有较好的力学性能。