中医药联合医用水凝胶治疗疾病的策略及意义

背景:医用水凝胶是具有三维结构网络的新型功能高分子材料,具有出色的生物相容性,目前已在组织工程领域、药物载体领域有广泛研究,但基于组织工程探究医用水凝胶与中医药结合治疗疾病的研究还处于初期探索阶段。因此,通过对医用水凝胶机制作用的剖析,整合医用水凝胶与中医药在研究中联合应用的文章,进而更好地为科研工作者提供思路,对中医药与医用水凝胶联合应用具有重要意义。目的:基于组织工程研究探讨中医药联合医用水凝胶治疗疾病的策略及意义。方法:利用PubMed和中国知网数据库,检索有关中医药联合医用水凝胶在组织工程中应用的文献,检索时间为2010年1月至2022年11月,英文检索词为“hydrogel,traditional Chinese medicine,drug carrier,tissue engineering”,中文检索词为“医用水凝胶、中医药、药物载体、组织工程”。根据纳入与排除标准对所有文章进行初筛后,最终纳入61篇文章进行综述。结果与结论:①中医药联合医用水凝胶的应用虽然在关节内、组织器官内、软组织伤口和组织工程等方面有所涉及,但除了中医药结合水凝胶敷料在临床应用治疗软组织损伤外,其他方面尚处于基础实验阶段。②中医药联合医用水凝胶的发展有着巨大潜力和发展前景,但对于性能要求较高的凝胶在制造方面存在一定难度,理化性质精确掌握难度较大。③目前综合来看可注射水凝胶凭借着简便易用的特点,其在与中医药联合使用可延伸范围较广,可用于关节、器官和组织工程相关疾病的治疗;智能水凝胶有较高的灵敏度和可逆转化性也可满足特殊环境下的使用;将两者结合的中医药使用过程中还需要明确中药成分的作用机制。④中医药联合医用水凝胶治疗疾病的策略应着手于中医药对器官、组织、细胞的治疗作用联合适当种类的医用水凝胶进行匹配,可弥补传统中医给药方式和频繁给药的不足,在组织工程方面可以用水凝胶负载中药干预后的干细胞,或者同时负载中药和干细胞用于相关疾病的治疗。⑤在中医药联合医用水凝胶应用的未来研究中,还需要考虑:应当确保医用水凝胶生物性能可以量化,以不同材料不同制造工艺把握水凝胶特性,制造出所需要的符合应用条件的医用水凝胶;在中医药方面需要对已知中药单体、中药复方提取物的治疗效果和应用机制全面了解剖析,在更明了的机制下实现中医药与医用水凝胶更多更完美的结合;借助医学科技创新能力的不断提高,医用水凝胶可以创新性地结合中医药其他传统治疗方法比如针灸、推拿和拔罐等方式进行多角度运用。

Bioactive injectable composites based on insulin-functionalized silica particles reinforced polymeric hydrogels for potential applications in bone tissue engineering

Novel bioactive injectable composites based on biopolymeric hydrogels reinforced with insulin-functionalized silica particles were synthesized.The insulin(INS)was immobilized on the surface of amine-modifed silica particles employing covalent attachment by EDC/NHS chemistry and via electrostatic interaction.The resulting formulations were examined for the morphology(SEM),chemical composition(FTIR,XPS)as well as protein content.To facilitate the injectability and support the bone regeneration,developed particles were dispersed in biopolymeric sol composed of collagen,chitosan and lysinemodifed hyaluronic acid and crosslinked with genipin.By means of rheological study,the sol-gel in situ transition of obtained systems was verifed.It was found in vitro study that MG-63 cells cultured on the developed composites exhibit signifcantly higher alkaline phosphatase(ALP)activity,compared to the pristine hydrogel.Furthermore,the biomineralization ability in the simulated body fluid(SBF)model was also demonstrated.Our fndings suggest that proposed herein novel hydrogel-based composites might be the promising formulation for regeneration of bone defects,especially as a less-cost effective support/alternative for BMP-2 systems.

壳聚糖基可注射水凝胶在骨组织修复再生方面的研究进展

骨移植物或骨替代材料已经被广泛应用于骨疾病相关的治疗手术。传统的骨修复方法包括自体移植、同种异体移植和手术重建,但是往往会带来排异反应、疾病传播风险和重复手术的潜在危害,因此利用组织工程技术对临床治疗骨缺损相关疾病具有重要的研究意义。骨组织工程是一个涉及多学科交叉的领域,在生物医用方面具有重要的应用价值,壳聚糖是天然高分子的一种典型代表,具有良好的生物安全性、抗菌性、抗氧化,以及低毒性及低成本等特点,被认为是组织再生领域中重要的骨修复材料。因此,基于壳聚糖的可注射水凝胶能够均匀填充不规则骨缺损,当与其他聚合物或生物活性成分相结合后已被证明是自体骨移植物的有效替代品。本综述将重点介绍壳聚糖基可注射水凝胶的制备方法、理化性质及其在骨再生中的发展现状,总结骨组织工程面临的困难挑战和未来的研究发展方向,为研发新一代组织工程支架材料用于骨缺损修复的治疗提供新思路。

可注射壳聚糖水凝胶在骨修复中的研究进展

骨折后延迟愈合及骨不连仍是临床工作中的一大挑战。传统自体骨移植及同种异体骨移植在骨修复治疗中存在诸多缺点,可注射水凝胶的出现为骨修复研究提供了新的选择。壳聚糖是常见的可注射水凝胶聚合物之一,壳聚糖及其衍生物的生物降解性、生物相容性、细胞黏附性、机械性能、抗菌活性等可通过材料以及交联方式的选择进行调整和改进。该文就可注射壳聚糖水凝胶的交联方式、特性和设计进展进行综述。

数字化技术联合富血小板纤维蛋白新型牙周再生技术治疗后牙舌侧根分叉病变6年随访1例

常规牙周再生术对牙周炎非包含性骨缺损患牙的治疗效果有限,本文报道1例采用数字化技术联合富血小板纤维蛋白的新型牙周再生手术治疗下颌第一磨牙远中舌侧根分叉病变病例。术后患者牙周临床指数获得明显改善,牙槽骨得到良好修复再生。

3D打印模具法制备磷酸三钙点阵支架工艺研究

通过数字光处理(DLP)3D打印技术制备模具,并与凝胶注模成型工艺相结合,制备了固含量为60%的OP、QD两种形式的β-磷酸三钙(β-TCP)点阵结构支架。分析了两种点阵结构支架的物相、微观形貌、孔隙率、收缩率以及力学性能。实验结果表明:点阵结构支架在烧结之后没有发生物相变化,晶粒之间链接紧密。支架的孔隙直径为540~570μm;OP点阵结构支架的总孔隙率为65.06%,QD结构为64.18%;两种形式支架的收缩率接近,分别为15.25%和15.84%;OP结构支架的最大抗压强度6.95 MPa,QD结构支架为4.26 MPa。两种点阵结构支架力学性能都松质骨的抗压强度范围内。

Synergistic osteogenic and angiogenic effects of KP and QK peptides incorporated with an injectable and self-healing hydrogel for efficient bone regeneration

Irregular defects generated by trauma or surgery in orthopaedics practice were usually difficult to be fitted by the preformed traditional bone graft substitute. Therefore, the injectable hydrogels have attracted an increasing interest for bone repair because of their fittability and mini-invasivity. However, the uncontrollable spreading or mechanical failures during its manipulation remain a problem to be solved. Moreover, in order to achieve vascularized bone regeneration, alternatives of osteogenic and angiogenic growth factors should be adopted to avoid the problem of immunogenicity and high cost. In this study, a novel injectable self-healing hydrogel system (GMO hydrogel) loaded with KP and QK peptides had been developed for enhancing vascularized regeneration of small irregular bone defect. The dynamic imine bonds between gelatin methacryloyl and oxidized dextran provided the GMO hydrogel with self-healing and shear-thinning abilities, which led to an excellent injectability and fittability. By photopolymerization of the enclosed GelMA, GMO hydrogel was further strengthened and thus more suitable for bone regeneration. Besides, the osteogenic peptide KP and angiogenic peptide QK were tethered to GMO hydrogel by Schiff base reaction, leading to desired releasing profiles. In vitro, this composite hydrogel could significantly improve the osteogenic differentiation of BMSCs and angiogenesis ability of HUVECs. In vivo, KP and QK in the GMO hydrogel demonstrated a significant synergistic effect in promoting new bone formation in rat calvaria. Overall, the KP and QK loaded GMO hydrogel was injectable and self-healing, which can be served as an efficient approach for vascularized bone regeneration via a minimally invasive approach.

In vivo bone regeneration with injectable chitosan/hydroxyapatite/collagen composites and mesenchymal stem cells

For reconstruction of irregular bone defects, injectable biomaterials are more appropriate than the preformed biomaterials. We herein develop a biomimetic in situ-forming composite consisting of chitosan （CS） and mineralized collagen fibrils （nHAC）, which has a complex hierarchical structure similar to natural bone. The CSInHAC composites with or without mesenchymal stem cells （MSCs） are injected into cancellous bone defects at the distal end of rabbit femurs. Defects are assessed by radiographic, histological diagnosis and Raman microscopy until 12 weeks. The results show that MSCs improve the biocompatibility of CS/nHAC composites and enhance new bone formation in vivo at 12 weeks. It can be concluded that the injectable CSInHAC composites combined with MSCs may be a novel method for reconstruction of irregular bone defects.

以藻酸钙为载体的可注射性组织工程骨研究

目的 :研究藻酸钙 /骨髓基质成骨细胞复合物在有免疫动物体内成骨的可行性。方法 :从兔髂骨中获取骨髓基质成骨细胞 ,将骨髓基质成骨细胞与 2 5 g/L藻酸钠溶胶混合形成藻酸钠 /骨髓基质成骨细胞复合物 ,取其 2ml与 0 .17g硫酸钙粉末混合均匀 ,注射于新西兰兔背部皮下 ,观察成骨情况。 结果 :藻酸钙 /骨髓基质成骨细胞复合物植入兔皮下四周后有类软骨样组织形成 ,8周时有骨小梁、骨髓腔等骨组织结构。结论 :藻酸钙

以藻酸钙为载体的可注射组织工程骨行隆鼻术的实验研究

目的:研究可注射组织工程骨做为隆鼻术植入材料的可行性。方法:从兔髂骨中获取骨髓基质成骨细胞,将骨髓基质成骨细胞与25g/L藻酸钠溶胶混合形成藻酸钠/骨髓基质成骨细胞复合物,取其2mL与0.17g硫酸钙粉末混合均匀,注射于新西兰兔鼻背部骨膜下,观察成骨情况。结果:藻酸钙/骨髓基质成骨细胞复合物植入兔鼻背部皮下4周后有类软骨样组织形成,8周时有骨小梁、骨髓腔等骨组织结构。结论:以藻酸钙为载体的可注射性组织工程骨可用于隆鼻术植入材料。

黄芪注射液对糖尿病大鼠肾脏BMP-7和CTGF表达的影响

目的观察黄芪注射液对糖尿病大鼠肾脏骨形成蛋白7(BMP-7)和结缔组织生长因子(CTGF)表达的影响。方法高脂高糖饲料喂养6周并注射STZ建立大鼠糖尿病模型,将成模的大鼠随机分为模型组和黄芪治疗组,并设正常对照组。各组大鼠干预8周。检测血糖(BG),计算肾质量/体质量(KI),放射免疫法检测24 h尿蛋白排泄率(UAER),全自动生化分析仪检测血总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG),免疫组化法测定大鼠肾脏BMP-7和CT-GF蛋白表达情况,实时荧光定量PCR法检测大鼠肾脏BMP-7和CTGF mRNA表达情况。结果与正常对照组相比,模型组KI、BG、TC、TG、UAER显著增高,肾组织BMP-7蛋白和mRNA表达均明显下降,CTGF蛋白和mRNA表达均明显升高;与模型组比较,黄芪治疗组TC、TG、KI及24 h UAER显著降低,肾组织BMP-7蛋白及mRNA表达升高,而CTGF蛋白及mRNA表达明显下调。结论黄芪注射液对糖尿病大鼠肾脏有保护作用,其机制可能与恢复肾组织BMP-7表达,降低肾组织CTGF过度表达有关。

以藻酸钙为载体的可注射性组织工程软骨和骨研究

目的在裸鼠背部皮下注射软骨细胞/藻酸钙复合物、骨髓基质成骨细胞/藻酸钙复合物,观察体内软骨、骨形成的可行性。方法分别从兔耳软骨和髂骨获取软骨细胞和骨髓基质干细胞,体外扩增培养,将获得的软骨细胞和骨髓基质成骨细胞与藻酸盐复合,注射于裸鼠背部皮下,以单纯藻酸钙植入作为对照组,6,12周后进行组织学检查和X线检查,观察软骨和骨的形成。结果注射软骨细胞复合物组,裸鼠背部皮下有软骨样组织形成,软骨细胞位于类似于正常软骨组织的陷窝中,注射骨髓基质成骨细胞复合物组,裸鼠背部皮下有骨样组织形成,具有骨髓腔样结构,而对照组无软骨或骨形成。结论藻酸钙可用作软骨和骨组织工程的支架材料,以藻酸钙为载体的可注射性组织工程软骨和骨是可行的。

可注射纳米磷灰石/高分子复合骨修复材料的性能

制备了一种新型可注射纳米磷灰石/聚酰胺66复合材料,研究了其可注射性能、在生理盐水中的凝结时间以及抗压强度。结果表明:纳米磷灰石/聚酰胺66复合材料可用针管注射,能在空气、生理盐水和血液中固化,有合理的凝结时间,高的抗压强度,可用于骨缺损的修复。在固化过程中,材料中的聚酰胺发生了物相变化,聚酰胺从结晶型相转变成无定型相,在水中固化后又转变成结晶型相;金属盐的存在破坏了聚酰胺分子间的氢键,导致了材料在固化过程中聚酰胺结构发生了变化。该材料生物相容性和生物活性好,能促进骨缺损的修复和重建。

α－2b干扰素瘤内注射治疗41例骨软组织肿瘤及转移癌

１９９３年１１月～１９９５年７月，以α－２ｂ干扰素治疗骨、软组织实体瘤及转移癌４１例。其中３１例瘤内注射，１０例肌肉或皮下注射。结果显示：１）α－２ｂ干扰素对多种骨、软组织肿瘤及转移癌有较明显的局部及区域疗效，尤以恶性黑色素瘤为佳。２）瘤内注射疗效显著且肿瘤细胞及亚细胞结构有明显变化，全身用药难达此效。３）决定局部疗效的重要因素为瘤内药物浓度，而它受肿瘤体积、范围及用药途径等因素影响。４）瘤内注射后瘤组织ＣＤ４／ＣＤ８变化比较外周血ＣＤ４／ＣＤ８明显，但与某些报告不一致，其变化与疗效间亦无平行关系。提示ＣＤ４／ＣＤ８可能不适合做为衡量疗效的确切指标。

经皮椎体成形中的骨水泥分期注射

背景:对于椎体骨皮质不完整的骨质疏松性椎体压缩骨折患者,经皮椎体成形治疗可能会发生骨水泥外漏压迫、损伤周围脆弱的神经、脊髓、血管组织而被视为临床禁忌。目的:观察骨水泥分期注射在经皮椎体成形治疗中应用的方法和疗效。方法:选择椎体骨皮质不完整的骨质疏松性椎体压缩性骨折患者26例,全部行经皮椎体成形治疗,随机选择12椎体采用骨水泥单侧椎弓根注射,14椎体采用骨水泥双侧椎弓根注射。治疗前后了解骨折椎体复位情况、椎体的容量变化、骨水泥分布及外漏情况及疼痛目测类比评分变化。结果与结论:26个椎体无骨水泥外漏及神经根及脊髓受损情况,无肺栓塞及心脑血管系统急性反应,无手术中死亡。治疗后6个月时,两组椎体体积、疼痛目测类比评分均较治疗前明显改善(P<0.01)。两组间比较差异无显著性意义(P>0.05)。表明采用骨水泥分期注射经扩大了皮椎体成形手术适应证,能有效防止骨水泥外漏,获得满意临床疗效。

可注射骨修复材料结合骨碎补总黄酮修复大鼠颅骨缺损

背景:自体髂骨移植一直被认为是骨缺损修复的"金标准",但其来源有限。目的:验证应用可注射骨修复材料结合骨碎补总黄酮修复大鼠颅骨缺损的效果。方法:80只雄性SD大鼠建立双侧颅骨缺损模型,随机分为3组:骨修复材料+骨碎补总黄酮组采用可注射骨修复材料结合骨碎补总黄酮灌胃修复大鼠颅骨缺损;骨修复材料+去离子水组采用可注射骨修复材料结合去离子水灌胃修复大鼠颅骨缺损;羟基磷灰石+去离子水组采用羟基磷灰石结合去离子水灌胃修复大鼠颅骨缺损,1次/d,持续8周。于建模后2,4,8周取颅骨标本进行苏木精-伊红染色和Masson染色组织学观察。结果与结论:羟基磷灰石组新骨形成和材料降解速度较慢;可注射骨修复材料组新骨形成和材料降解较羟基磷灰石组快,利于血管及纤维组织长入;骨碎补总黄酮灌胃可以促进血管及纤维组织长入材料,促进成骨。与羟基磷灰石相比,可注射骨修复材料结合骨碎补总黄酮修复大鼠颅骨缺损,可促进新骨形成,缩短骨缺损修复时间。

藻酸钙为载体的可注射组织工程化骨行牙槽嵴增高术的实验研究

目的:研究以藻酸钙为载体的可注射组织工程化骨行牙槽嵴增高术的可行性。方法:通过穿刺方法从犬髂骨中抽取骨髓,体外分离、培养出骨髓基质成骨细胞,将骨髓基质成骨细胞与25 g/L藻酸钠溶胶混合形成藻酸钠-骨髓基质成骨细胞复合物,取其2 mL与0.07 g硫酸钙粉末混合均匀,注射于犬牙槽嵴顶部黏骨膜下,观察成骨情况,测量牙槽嵴增加高度。结果:藻酸钙-骨髓基质成骨细胞复合物植入犬牙槽嵴顶部黏骨膜下4周后有类软骨样组织形成,牙槽嵴增加高度(3.8±0.31)mm,8周时有骨小梁、骨髓腔等骨组织结构形成,增加牙槽嵴高度(2.9±0.15)mm。结论:以藻酸钙为载体的可注射性组织工程化骨在牙槽嵴增高术中有骨组织形成,但增加高度不足,有待改进。

可注射性nHAC/CSH植骨材料与犬外周血基质细胞的生物相容性研究

目的:评价可注射纳米羟基磷灰石/半水硫酸钙(n HAC/CSH)植骨材料的细胞相容性。方法:犬外周血基质细胞(d PBSCs)从健康成年犬的外周血中分离得到,通过直接接触或浸提液法检测n HAC/CSH的细胞相容性。制备n HAC/CSH的浸提液,通过MTT法检测细胞的增殖,采用流式细胞仪评价材料对细胞凋亡的影响,n HAC/CSH与d PBSCs共培养后光镜和扫描电镜下观察细胞形态。结果:随着培养时间的延长,对照组和浸提液组细胞数量不断增加,3天时两组细胞的凋亡比率相近,n HAC/CSH和d PBSCs共培养时,细胞伸展良好。结论:n HAC/CSH具有良好的细胞相容性。

胎盘组织液-多孔骨泰修复牙槽骨缺损的研究

目的:观察胎盘组织液-多孔骨泰(磷酸钙人工骨calcium phosphate cement,CPC)复合材料修复犬的人工牙槽骨缺损的效果。方法:实验动物为健康成年犬两只,在犬牙邻间隙牙槽骨处建立骨缺损模型,分别于缺损处植入胎盘组织液-多孔骨泰复合材料(实验组)和生理盐水-多孔骨泰复合材料(阳性对照组),人工骨缺损区为阴性空白对照组。于术后2周和4周分别取材进行病理学观察。对新生骨组织面积、平均灰度和平均光密度数据做组织学分析与评价。结果:实验组可见膜内化骨,有明显的新骨形成,并与周围骨组织连接良好;阳性对照组可见少量新生骨,与周围骨组织连接欠佳;阴性对照组仅见纤维组织生成。经组织学测定,术后2周和4周实验组的成骨量均明显高于其它两个对照组(P<0.05)。结论:胎盘组织液-多孔骨泰复合材料能够积极地促进骨缺损的修复。

nHAC/CSH复合犬外周血基质细胞修复种植体周围骨缺损的组织学观察

目的:评价可注射纳米羟基磷灰石/胶原/硫酸钙(nHAC/CSH)植骨材料复合犬外周血基质细胞修复种植体周围骨缺损的骨形成情况。方法:犬外周血基质细胞(dBMPC)从健康成年犬的外周血中分离得到并行成骨诱导。选用4条成年杂种犬,拔除前磨牙后制备骨缺损模型,植入种植体。缺损处分三组进行处理:(1)空白组(Control);(2)单纯材料组(nHAC/CSH)和(3)可注射骨组(nHAC/CSH-dBMPC)。12周后处死动物,制备硬组织磨片,行亚甲基蓝染色并计算骨-种植体结合率(BIC)。结果:nHAC/CSH-dBMPC组BIC明显高于其余两组,具有统计学意义。结论:nHAC/CSH和dBMPC组成的可注射组织工程骨为即刻种植体周围骨缺损的临床修复另辟蹊径。但对于人类BMPC的利用还需进行进一步研究。