基于脂肪干细胞I型胶原凝胶PLGA-β-TCP支架的新型仿生骨组织工程复合体的构建及生物学性能

目的:尝试构建基于脂肪干细胞、I型胶原凝胶以及PLGA-β-TCP支架的新型仿生骨组织工程复合体,并对其生物学性能进行研究.方法:取3 mo龄日本大耳白兔皮下脂肪,获得脂肪干细胞,经体外成骨诱导分化鉴定后使用I型胶原凝胶将其悬浮并与三维多孔支架PLGA-β-TCP复合,从而构建成脂肪干细胞-I型胶原凝胶/PLGA-β-TCP骨组织工程复合体,体外成骨诱导培养2 wk,实验以脂肪干细胞/PLGA-β-TCP材料复合体作为对照.扫描电镜观察复合情况,并对脂肪干细胞的增殖以及成骨诱导分化情况进行检测.结果:I型胶原凝胶将rADSCs均匀悬浮于材料孔隙中,碱性磷酸酶活性以及细胞外基质矿化程度检测显示I型胶原凝胶能显著促进rAD-SCs的成骨分化.结论:脂肪干细胞-I型胶原凝胶/PLGA-β-TCP复合体的构建成功为骨组织工程复合体的设计提供了一条新的思路.

PLLA/β-TCP支架表面多孔结构的构建及其对细胞黏附的影响

目的通过NaOH溶液的简单处理构建3D打印PLLA/β-TCP骨组织工程支架表面多孔结构,增加支架的粗糙度和亲水性,促进支架表面的细胞黏附。方法通过3D打印熔融沉积成型技术制备PLLA/β-TCP网状支架,并通过NaOH蚀刻的方法进行支架的粗糙化改性,依据支架表面微观形貌、能谱、接触角、力学、细胞黏附等观察NaOH浓度、时间两项反应参数对支架的影响。结果通过熔融沉积成型技术制备的PLLA/β-TCP复合支架存在预先设置的网状结构;经NaOH蚀刻构建了兼有宏观和微观空隙的多孔形态。NaOH浓度、时间中任意一种参数的增加都会导致支架表面微观孔隙的孔径、孔密度增加。NaOH处理参数为0.1 mol/L(9 h)时,可显著减小支架表面水接触角,且对支架的压缩强度无显著影响。体外细胞检测显示,经NaOH蚀刻后的表面多孔复合支架在骨髓间充质干细胞(BMSCs)的黏附增殖上更具优势。结论用NaOH处理3D打印PLLA/β-TCP骨组织工程支架可有效改善支架表面形态,优化该类支架的亲水性及细胞黏附。

氢氧化钠碱蚀法改善3D打印PCL/β-TCP网状支架表面亲水性及其性能研究

目的为解决聚己内酯(polycaprolactone,PCL)/β-TCP骨组织工程支架表面亲水性不足的问题,通过NaOH蚀刻法改善3D打印PCL/β-TCP支架表面微形貌,进一步影响其亲水性和细胞反应。方法采用3D打印熔融沉积成型(fused deposition modeling,FDM)技术制备PCL/β-TCP网状支架,通过NaOH蚀刻法进行支架表面粗糙化改性,观察NaOH浓度、时间2项反应参数对支架改性前、后在微观形貌、能谱元素、接触角、压缩强度、细胞黏附等性能方面的影响。结果经NaOH蚀刻后成功制备PCL/β-TCP网状支架表面微孔结构。随着NaOH浓度、时间任一种参数的增加均会导致支架表面微孔增大、材料表面接触角减小,但NaOH处理参数为1 mol/L(24 h)或10 mol/L(6 h)的蚀刻支架,其压缩强度与未处理组对比,差异没有统计学意义(P=0.071);蚀刻支架上细胞数目增多,单个细胞铺展面积大,在骨髓间充质干细胞(BMSCs)黏附增殖上更具优势。结论采用NaOH蚀刻法改善3D打印PCL/β-TCP骨组织工程支架亲水性的方法是一种低成本的有效策略,可有效改善支架湿润性和细胞黏附。

3D打印技术制备β-TCP仿生骨支架的形态结构特点及其成骨性能分析

目的 分析3D打印技术制备β-磷酸三钙(β-TCP)仿生骨支架的形态结构特点及其成骨性能。方法 随机选取24只新西兰兔,建立股骨髁部缺损模型。采用3D打印技术制备β-TCP仿生骨支架,将实验兔随机分为2组,每组12只。其中对照组未植入任何材料;实验组植入β-TCP仿生骨支架,观察4周、8周和12周后的两组骨修复结果,评价其成骨性能。结果 实验组术后第4周、8周、12周时的骨组织学评分均高于对照组,骨小梁厚度、数目、骨小梁体积/总体积均高于对照组(P<0.05)。3D打印的仿生骨支架的直径、高度、孔隙率以及抗压强度、弹性模量与天然松质骨之间的差异无统计学意义(P>0.05)。结论 3D打印技术制备的β-TCP仿生骨支架,可促进骨缺损的修复,支架形态学结构及成骨性能与松质骨相近。

脂联素微球复合 PLGA/β-TCP 支架材料的制备及生物活性评价

目的：制备载脂联素缓释骨支架材料，并评价其体外生物学性能。方法：利用离子乳化交联法制备负载脂联素的壳聚糖微球，应用热致相分离法制备乳酸和乙醇酸共聚物／β-TCP 支架材料并在其中包覆载药微球。通过扫描电子显微镜、体外释放行为、检测材料浸提液对 MC3T3细胞凋亡和增殖作用等实验综合评价载药支架材料的性能及生物学活性。结果：微球直径均匀，载药支架孔径20～200μm 并相互穿通，载药率1．3％，包封率70．3％，在缓冲液中药物释放持续91 d。材料浸提液诱导细胞凋亡率与空白对照组相当，载药支架材料对成骨细胞的增殖有促进作用。结论：载脂联素缓释骨支架材料具有缓释效果并促进成骨细胞增殖。

多孔镁表面生物活性β-TCP涂层的制备及其细胞相容性研究

采用化学沉积法在镁支架表面制备生物活性的β-TCP(磷酸三钙陶瓷)涂层,利用X射线衍射,扫描电子显微镜研究β-TCP涂层的相结构和表面形貌。并对表面改性的镁支架与类成骨细胞UMR106的体外生物相容性进行了详细研究。结果表明,表面改性后的镁支架浸提液细胞毒性为1级,即无细胞毒性;材料浸提液无细胞DNA毒性,对细胞周期无改变,也无异倍体细胞出现。实验结果证明,表面改性后的多孔镁具有良好的细胞相容性,是一种很有前景的新型骨组织工程支架材料。

多孔β-TCP生物降解陶瓷的红外光谱研究

本文报道了多孔β－ＴＣＰ（β－Ｃａ３（ＰＯ４）２）生物降解陶瓷的红外光谱，研究了实验条件对生物降解陶瓷结构与性能的影响．结果表明，生物降解陶瓷以β－Ｃａ３（ＰＯ４）２为主晶相，同时含有Ｃａ２Ｐ２Ｏ７，Ｃａ４Ｐ２Ｏ９晶相和其他非晶相。

用海绵浸渍法制备多孔β-TCP生物材料

利用海绵浸渍方法制备出具有优良生物降解特性的β-Ca_3(PO_4)_2(β-TCP)多孔陶瓷材料,采用图象分析和扫描电镜分析了样品内部孔结构特点,实验结果表明,这种材料不仅孔径大、气孔率高,而且孔洞之间相互连通,构成网状结构,从而非常有利于材料植入体内后生物降解并诱导新骨组织长入。

淀粉造孔法制备多孔β-TCP/生物玻璃生物陶瓷

利用淀粉在低温下的吸水不可逆膨胀和膨胀后的粘接作用,高温烧除淀粉的方法制备多孔β-TCP生物陶瓷。液固比（用水量和PVA溶液体积和/β-TCP粉末和淀粉质量和）控制在1.7-2.5有利于坯体的强度;对β-TCP粉末和烧成后的多孔体进行XRD分析,主晶相为β-TCP,多孔体的衍射峰强度相比粉末有较大幅度的提高,表明晶粒生长良好;SEM分析表明材料呈大孔-微孔分布结构,三维连通,大孔孔径在100-500μm,微孔孔径在3-50μm,有利于组织的长入和材料本身的降解;机械性能测试表明在淀粉添加体积比为5%-20%时,抗压强度在3-7 MPa,气孔率大约在40%-80%。分析表明材料基本符合生物学要求,是良好的骨修复材料。

毒死蜱主要代谢物3,5,6-TCP在土壤、植物中的累积与转化

本研究应用盆栽试验和室内土壤培养试验,考察毒死蜱主要代谢物3,5,6-三氯-2-吡啶(简称3,5,6-TCP)在植物、土壤中的累积与转化,研究毒死蜱代谢产物累积量变过程及其影响因素。结果表明:(1)推荐剂量喷施毒死蜱的第7天和第14天,3,5,6-TCP在植物体和土壤中的累积量达到峰值,直到20d后,植物体内几乎测不出3,5,6-TCP残留,而土壤中3,5,6-TCP残留量仍较高,其降解速度较慢。(2)3,5,6-TCP在5种土壤中的累积量主要与土壤自身物理性质有关,并随着温度和施用量的增加而增加,与施肥量和湿度相关不大,5种土壤中3,5,6-TCP的残留累积量在0.14～0.21μg/g。(3)在厌氧条件下培养土壤样品,应用色谱保留时间验证3,5,6-TCP在土壤中能继续转化生成3,5,6-三氯-2甲氧基吡啶(TMP),表明毒死蜱代谢转化途径与微生物量及种类有关,使得毒死蜱的安全降解具有可行性。

HA/β-TCP双相磷酸钙陶瓷材料的生物学性能研究

研究了双相磷酸钙陶瓷在SBF中类骨磷灰石的形成,采用小鼠骨骼肌母细胞C2C12细胞系和HA/β-TCP复合培养,通过细胞增殖实验,电镜和荧光染色法观察并实施动物肌肉内植入实验,得出:材料在SBF中浸泡后有利于类骨磷灰石的沉积。细胞在HA/β-TCP支架材料上生长良好。对HA/β-TCP进行细胞毒性评价,与阴性对照组比较,样品不抑制细胞增殖,表现出良好的生物相容性。HA/β-TCP支架材料能促进细胞的增殖。动物实验表明,在体内HA/β-TCP有很好的骨形成能力。因此,实验制备的HA/β-TCP支架材料有良好的生物学性能。

bFGF基因修饰的间充质干细胞/多孔β-TCP陶瓷复合移植修复兔节段性骨缺损

目的 :探讨碱性成纤维细胞生长因子 (bFGF)基因转染间充质干细胞 (MSCs)能否构建出具有良好生物学活性的组织工程化人工骨 ,提高骨缺损修复质量。方法 :体外将具有促进MSCs增殖分化及刺激毛细血管增殖等多重生物学效应的bFGF基因转入骨组织工程首选种子细胞MSCs,并与具有良好力学强度及生物活性的可降解β磷酸三钙 (β TCP)多孔基质材料复合移植 ,修复同种异体兔桡骨 15mm长节段性骨缺损。以单纯空载体转染MSCs为对照 ,通过扫描电镜、X线、组织学及免疫组化等方法检测。结果 :转基因细胞 /基质材料体外复合培养扫描电镜观察证实bFGF基因修饰的MSCs增殖分化活性明显优于对照组。体内实验X线及组织学检测结果显示实验组骨缺损正常修复 ,有大量活跃的新骨及丰富的毛细血管生成 ;对照组各时间点则以纤维结缔组织为主 ,未见明显的新骨及血管生成。免疫组化结果显示转基因细胞可持续表达bFGF至少 4周以上。结论 :把组织工程学与分子生物学有机结合 ,使bFGF持续高效发挥作用 ,研制出具有良好生物学活性的组织工程化人工骨 ,为高质量地修复骨缺损 ,特别是治疗骨折不愈合、股骨头缺血性坏死等疾病奠定了良好的基础。

共沉淀法制备HA/β-TCP双相生物陶瓷粉末新工艺研究

在加热条件下,通过调节Ca(NO3)2 (NH4)2HPO4 NH3H2O H2O体系的pH值,制得了不同HA和β TCP比例的纯双相粉末,并对其反应历程进行了初步研究。新工艺和常规方法比较,大大缩短了陈化时间,反应重复性好。

毒死蜱有毒代谢物3,5,6-TCP在土壤中的吸附-解吸研究

应用OECD106批平衡方法,研究了毒死蜱的有毒代谢物3,5,6-TCP在6种典型土壤中的吸附-解吸行为。结果表明：Elovich方程、双常数方程和抛物线扩散方程能较好地拟合3,5,6-TCP在第四纪红土、黑土、黄壤和褐土中的吸附动力学过程,而对紫色土和潮沙土的拟合度较低（拟合相关系数小于0.85）;应用Freundlich方程和线性方程拟合第四纪红土、黑土、黄壤和褐土的经验常数nfads均小于1（非线性吸附）,而紫色土和潮沙土的nfads值则接近于1（线性吸附）;3,5,6-TCP在6种土壤中解吸的滞后系数H值均大于1,即解吸速率大于吸附速率。6种土壤对3,5,6-TCP的吸附常数Kfads从1.37-6.74μg1-n·fmLn·fg^-1,吸附系数Kd值从0.50-1.30mL·g^-1,其中第四纪红土和黑土对其吸持力较强（Kd〉1）,因而更应注意环境安全;其他4种土壤的Kd值则均小于1,淋溶风险较大。

PLGA-(PEG-ASP)_n共聚物的合成与性能研究

以辛酸亚锡[Sn(Oct)2]为催化剂,聚乙二醇/L天冬氨酸预聚物[(PEGASP)n]为共引发剂,引发D,LLA和GA开环共聚合成具有功能侧氨基的PLGA(PEGASP)n共聚物。通过FTIR、1HNMR、DSC、表面接触角测定和细胞培养等方法研究共聚物的结构与性能。结果表明,共聚物为典型的非晶态聚合物;共聚物的亲水性以及对骨髓基质细胞的粘附能力和粘附效率均明显优于PLGA。

TC-PHBHHx/β-TCP复合物治疗SD大鼠干槽症的实验研究

目的:探讨不同制剂对干槽症的治疗作用,以期获得一种即抗菌又能加速成骨的治疗方法,临床应用提供理论依据.方法:将72只SD雄性大鼠拔除左上前牙,在其拔牙窝形成千槽症.7d后被随机分配到以下4组,接受不同治疗方法.A组—清创;B组—清创+碘仿纱条填塞;C组—清创+派丽奥软膏充填;D组—清创+TC-PHBHHx/β-TCP.治疗后的1、4、8周进行荧光标记,获得标本后,制作硬组织切片及脱钙切片,利用组织形态分析方法对各组成骨面积百分比进行比较.采用SPSS 19.0软件包对数据进行统计学分析.结果:同一观察时间不同治疗组在成骨效果上相比,A、B、C3组之间无统计学差异,而D组与其他3组间存在统计学差异;相应地,可见有明显的新骨形成.同一治疗组不同观察时间在成骨效果上相比,B和C组间成骨面积无统计学差异,A组有少量骨形成,但伴随大量炎症细胞.然而,随着时间推移,D组表现出成骨面积逐渐增加的趋势.结论:TC-PHBHHx/β-TCP复合物具有显著的抗炎和成骨效果,碘仿纱条和派丽奥软膏具有良好的抗炎效果,但成骨效果不显著.

高性能多孔β-TCP陶瓷/明胶复合材料制备研究

采用Ca(OH)_2/H_3PO_4中和反应,超声分散条件下制备β-TCP粉末原料;通过致孔剂方法制备多孔β-TCP支架,并在β-TCP成型过程中加入K_2HPO_4提高支架强度;将制备的多孔支架与明胶复合,冷冻干燥后与戊二醛交联,得到多孔β-TCP/明胶复合支架。实验表明,加入K_2HPO_4后提高了支架强度,当多孔β-TCP支架孔隙率为49.47%时抗压强度为7.60 MPa。多孔β-TCP支架的孔隙率高、强度高、孔隙大小可控、孔隙连通性好;进一步与明胶复合后,制备的多孔β-TCP/明胶复合材料,符合组织工程结构特征的要求。

人骨髓间充质干细胞结合多孔β-TCP构建生物相容性人工骨

研究人骨髓间充质干细胞(HBMSCs)结合多孔β磷酸三钙(β-TCP)的生物相容性与体内成骨作用。密度梯度离心结合差异贴壁法分离HBMSCs,常规扩增传代,相差显微镜形态学观察和流式细胞仪检测细胞表面标记CD13、CD29、HLA-2、CD34、CD45和HLA-DR;分别在成骨、成软骨和成脂肪细胞培养基中定向诱导分化,验证其多向分化能力。将HBMSCs在低压下载入多孔β-TCP立方块,形成MSCs/β-TCP复合物,电镜观察材料内部与细胞结合情况。继续成骨诱导培养2周后植入裸鼠背部皮下,于植入4周和8周后取出复合物做组织学检查。设非成骨诱导培养复合物为对照。原代和传代细胞呈梭形外观,生长增殖能力良好;流式细胞仪检测间充质细胞来源表面标记物CD13、CD29,HLA-2阳性,造血细胞来源表面标记物CD34、CD45和HLA-DR阴性;能成功高效定向分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞;细胞在β-TCP材料表面贴附、增殖良好;MSCs/β-TCP复合物植入皮下4周后即有少量新骨生成,至8周时更明显;对照组新骨生成量较少。本方法快速、高效分离扩增HBMSCs;HRMSCs与多孔可降解β-TCP材料生物相容性良好;二者结合能显著提高体内新骨生成,提示其可用于临床作为骨移植替代物,可提高骨移植修复骨缺损的疗效。

两种接种密度骨髓基质干细胞复合β-TCP对兔腰椎横突间融合的效果

[目的]观察两种不同接种密度的骨髓基质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs),在成骨诱导分化后复合β-TCP应用于兔腰椎横突间脊柱融合的术后融合效果。[方法]应用BMSCs/β-TCP复合体对随机分为两组(低密度接种组和高密度接种组)的实验兔进行腰椎横突间非去皮质骨脊柱融合术,观察两组动物术后大体腰椎融合率、影像学特征、骨矿含量(bone mineralization content,BMC),骨密度(bone mineralization density,BMD)和矿化组织体积(bone mineralization tissue volume,BMV)及组织形态学变化。[结果]与低密度接种组比较,高密度接种组术后融合率明显提高,可达到71.4%(P<0.05)。显微CT图像结果显示高密度接种组横突间不仅新骨形成量多,而且融合稳固,且其BMC、BMD和BMV及新骨生成率均高于低密度接种组(P<0.05)。[结论]使用接种密度为10×106cells/ml的人工骨具有较好的融合效果,融合率可达到71.4%,这一点为临床应用BMSCs复合生物材料体外构建人工骨应用于非去皮质骨脊柱后路融合有一定的指导意义。