聚己内酯增强β-磷酸三钙复合支架的制备及力学性能

针对生物陶瓷在大段骨缺损的修复重建中韧性不足的问题,采用数字光处理技术和涂层工艺,制备了集高强度韧性一体化的生物陶瓷β-磷酸三钙/聚己内酯复合支架,并研究了聚己内酯涂层浓度对复合支架抗压抗弯性能和微观形貌的影响。实验结果表明:聚己内酯涂层可有效提高β-磷酸三钙陶瓷支架的力学性能,复合支架的强度和韧性均与聚己内酯涂层浓度呈正相关性;随着聚己内酯涂层浓度的提高,复合支架的可靠性显著提高,涂层效果有明显的改善,但不均匀现象也越明显;结合力学性能和微观形貌评价发现,0.20 g/mL聚己内酯增强β-磷酸三钙复合支架的综合性能最佳。该研究可为制备满足骨生长到骨强化两阶段力学性能要求的复合支架提供参考。

聚己内酯和β-磷酸三钙复合支架经血小板衍生生长因子BB修饰后的促血管生成作用

背景:组织工程技术的发展为骨缺损的修复重建提供了新的思路,但是血管化问题使组织工程骨应用于临床受到了制约。血小板衍生生长因子在促进骨细胞形成的同时也可促进骨组织中血管的形成。目的:观察聚己内酯/β-磷酸三钙/血小板衍生生长因子BB支架对骨髓间充质干细胞成骨分化及人脐静脉内皮细胞增殖、黏附的影响,以及修复骨缺损的效果。方法:①利用3D快速成形机制备聚己内酯/β-磷酸三钙支架(记为PCL/β-TCP支架),将支架浸渍于血小板衍生生长因子BB溶液中制备聚己内酯/β-磷酸三钙/血小板衍生生长因子BB支架(记为PCL/β-TCP/PDGF BB支架)。②体外实验:将骨髓间充质干细胞、人脐静脉内皮细胞分别接种于两种支架上,检测骨髓间充质干细胞的成骨分化情况,检测人脐静脉内皮细胞的增殖、黏附与成血管基因表达。③体内实验:取21只成年大鼠,建立双侧胫骨缺损模型,实验组植入PCL/β-TCP/PDGF BB支架,对照组植入PCL/β-TCP支架,空白组不植入支架,每组7只。术后12周,进行Micro-CT扫描、骨组织形态学观察及成骨与成血管基因检测。结果与结论:①体外实验:与PCL/β-TCP支架相比,PCL/β-TCP/PDGF BB支架可促进骨髓间充干细胞的成骨分化,促进人脐静脉内皮细胞的增殖与黏附,促进人脐静脉内皮细胞血管内皮生长因子、CD31 mRNA的表达。②体内实验:Micro-CT扫描显示,空白组可见明显的骨缺损,对照组、实验组均可见大量新生的骨组织,实验组修复效果更明显。苏木精-伊红染色、Masson和番红固绿染色显示,空白组没有明显骨组织形成;对照组可见大量成熟度较高的骨基质及相对较少的不成熟软骨组织;实验组可见大量的骨样组织及成熟度较高的软骨组织,大部分髓腔再通。RT-PCR检测显示,实验组骨形态发生蛋白2、碱性成纤维细胞生长因子、碱性磷酸酶、骨钙素、血管内皮生长因子、CD31的mRNA表达量均高于对照组(P<0.05)。③结果表明:相比于PCL/β-TCP支架,PCL/β-TCP/PDGF BB支架可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化、人脐静脉内皮细胞的增殖、黏附并表达成血管相关基因,促进骨缺损的修复。

聚三亚甲基碳酸酯/β-磷酸三钙微球支架修复大鼠骨缺损

背景:目前单一支架材料难以满足骨组织工程的成骨需要,多种材料组合的微球支架可以扬长避短,具有巨大的应用潜力。目的:探究新型复合材料聚三亚甲基碳酸酯/β-磷酸三钙微球支架在动物体内的生物相容性、降解性及骨诱导性。方法:制备β-磷酸三钙骨水泥与聚三亚甲基碳酸酯/β-磷酸三钙微球支架。将18只雄性SD大鼠按体质量分层随机分为3组,空白对照组双侧股骨缺损处不植入任何材料,对照组双侧股骨缺损处植入β-磷酸三钙骨水泥,实验组双侧股骨缺损处植入聚三亚甲基碳酸酯/β-磷酸三钙微球支架,每组6只。术后4,8,12周,取出双侧股骨进行苏木精-伊红染色、Masson染色及骨钙素免疫组化染色。结果与结论:①苏木精-伊红染色与Masson染色:术后4周时,空白对照组骨缺损处由纤维组织包绕,大量炎性细胞聚集;对照组材料大部分降解,由纤维组织包绕,材料边缘有少量新生骨基质、骨小梁形成,周围有少量炎性细胞;实验组材料无明显降解,由纤维组织包绕,材料边缘有少量新生骨基质、骨小梁形成,周围有少量炎性细胞。至术后12周时,空白对照组骨小梁形态规则,彼此连接,无炎性细胞;对照组材料完全降解,骨小梁形态规则,形成厚的板层状,无炎性细胞;实验组材料部分降解,骨质增多、致密,无炎性细胞。②免疫组化染色:随着时间的延长,对照组骨缺损处骨钙素表达呈先升高后降低的趋势,空白对照组、实验组骨钙素表达呈逐渐升高趋势,对照组、实验组各时间点的骨钙素表达均高于空白对照组(P<0.05),实验组术后12周的骨钙素表达高于对照组(P<0.05)。③结果表明:聚三亚甲基碳酸酯/β-磷酸三钙微球支架具有较好的生物相容性、骨诱导性和适中的生物降解性。

软骨细胞复合胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体的体外培养

背景:关节软骨缺损的修复涉及到软骨和软骨下骨的双重修复,需要将骨与软骨组织工程结合起来,构建骨软骨双层支架,或者在同一支架上构建组织工程化骨软骨。目的:观察胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体对软骨细胞的吸附作用及对细胞生物学性状的影响,评价其作为关节软骨工程支架的可行性。时间及地点:体外细胞学实验,于2007-12/2008-06在广东省构建与检测实验室进行。材料:以胶原、壳聚糖、β-磷酸三钙制备复合支架,上层以胶原/壳聚糖为主,下层以胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙为主,孔隙率≥90%,孔径100μm。方法:体外培养新西兰大白兔软骨细胞并成骨诱导3周,使之吸附于多孔胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体上三维立体培养3周。主要观察指标:通过生长曲线、倒置相差显微镜、组织学、扫描电镜及免疫组织化学检测支架在三维立体培养对软骨细胞的表型、增殖及功能的影响。结果:修复体/细胞体外培养3周,修复体上细胞数量明显增多,并分泌细胞基质,包裹在软骨细胞周围,Ⅱ型胶原免疫组织化学染色阳性。结论:胶原/壳聚糖/β-磷酸三钙层状梯度修复体的细胞相容性良好,有望成为一种比较理想的关节软骨组织工程支架材料。

壳聚糖/β-磷酸三钙/重组人骨形态发生蛋白2可注射性复合体修复兔下颌骨缺损

背景:传统固态组织工程骨不能满足口腔颌面外科不规则骨缺损的修复,液态细胞和生长因子难以在其中达到均匀分布。随着微创伤外科技术的发展,研制和应用可注射性骨替代材料己成为一个重要的努力方向。目的:观察壳聚糖/β-磷酸三钙/重组人骨形态发生蛋白2(chitosan/beta-tricalcium phosphate/recombinant human bone morphogenetic protein-2,CS/β-TCP/rhBMP-2)可注射性复合物修复兔下颌骨缺损的效果。设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2008-05/2009-03在暨南大学医学院动物实验室完成。材料:应用液态壳聚糖和固态β-磷酸三钙体外混合形成的复合体为支架,加入rhBMP-2冻干粉,制成可注射性人工骨。方法:取24只新西兰大白兔制备双侧下颌骨缺损,随机分为4组:①CS/β-TCP/rhBMP-2组:将1mLCS/β-TCP/rhBMP-2复合物无针头注射器注入颌骨缺损部。②CS/β-TCP组:将0.5mLCS/β-TCP复合物用无针头注射器注入颌骨缺损部。③自体骨组:植入髂嵴处的骨质。④空白对照组:不植入任何材料。主要观察指标:术后2,4,8周取材后行苏木精-伊红染色、Ⅰ型胶原免疫组化染色及扫描电镜观察材料降解及新骨生成情况,并应用双能X射线骨密度仪检测骨矿物密度,以探明成骨的质量和成骨速度。结果:①CS/β-TCP/rhBMP-2组的骨痂量与自体骨组相当,而多于其他组。②各时间点CS/β-TCP/rhBMP-2组、自体骨组骨基质比CS/β-TCP组和空白对照组多。③术后8周,CS/β-TCP/rhBMP-2组材料与周围骨床形成骨性结合,间隙基本消失;其他实验组间隙也有所减小,材料降解明显,界面处不能看到完整材料结构。④术后各组骨缺损区随时间延长密度逐渐增大,CS/β-TCP/rhBMP-2组术后2,4,8周骨密度值明显优于CS/β-TCP组和空白对照组(P<0.05)。结论:①CS/β-TCP/rhBMP-2复合体具有良好的生物相容性、降解性、骨引导及骨诱导能力。②CS/β-TCP可作为rhBMP-2良好的注射性载体,有希望成为微创外科修复骨缺损的新型可注射载体材料。

成人牙髓干细胞与壳聚糖-磷酸三钙复合材料相容性试验研究

目的:研究成人牙髓干细胞与壳聚糖-磷酸三钙复合材料的生物相容性。方法:采用冷冻干燥法制备壳聚糖-磷酸三钙复合材料。酶消化法分离,培养人牙髓干细胞,并将达到一定数量级的牙髓干细胞与支架材料进行复合培养,通过扫描电镜观察细胞的生长情况。结果:扫描电镜可见复合材料具有良好的多孔网状结构,成人牙髓干细胞与材料表面紧密贴附,生长良好。结论:复合壳聚糖-磷酸三钙进行培养的成人牙髓干细胞生长良好,具有良好的生物相容性。表明壳聚糖-磷酸三钙完全符合生物支架材料的要求,是一个具有很好应用前景的牙髓组织工程支架材料。

壳聚糖/β-磷酸三钙支架复合骨形态发生蛋白后成骨效能研究

目的通过壳聚糖(CS)/β-磷酸三钙(TCP)复合重组人骨形态发生蛋白(rhBMP)-2修复兔下颌骨缺损,探索CS/β-TCP作为可注射性人工骨支架材料的可行性。方法 24只新西兰大白兔共48侧骨缺损随机分为4组:实验组1植入CS/β-TCP/rhBMP-2、实验组2植入CS/β-TCP、对照组1植入自体骨、对照组2不植入任何材料。于术后2、4、8周分批处死动物,通过苏木精-伊红染色和荧光染料标记组织切片观察新骨形成情况,骨密度仪测量骨密度值。结果术后2、4、8周,不同组间的新生骨面积百分比有显著差异,实验组1明显优于实验组2,并随着观察时间的延长,成骨面积的比例也不断增高。荧光观察示实验组1黄色标记面积较大,红色标记面积较小。实验组1术后各时间点的骨密度值明显优于实验组2和对照组2,而与对照组1间无明显差异。结论 CS/β-TCP/rhBMP-2复合体具有良好的生物相容性、降解性、骨引导及骨诱导能力,CS/β-TCP可作为rhBMP-2良好的注射性载体,对于颌骨缺损的修复具有一定的临床价值。

β-磷酸三钙/壳聚糖复合支架的制备及其对成骨细胞生长的影响

采用冷冻萃取和冷冻凝胶法制备了β-磷酸三钙/壳聚糖(-βTCP/CS)复合支架,并采用SEM、XRD、FTIR和万能材料试验机对其性能进行表征。研究结果表明,复合支架的孔隙率>85%,且随-βTCP含量的增加而减小。力学性能的测试结果显示,当壳聚糖含量为30%时,复合支架的抗压强度最大(1.73MPa)。同时SEM结果表明壳聚糖与-βTCP的比值为30∶70时,复合支架的孔径在200～500μm之间。将成骨细胞MC-3T3-E1接种于-βTCP/CS复合支架上,培养7d后,发现细胞在-βTCP/CS复合支架上能够很好地粘附、生长和分化,即所制备的复合支架具有良好的细胞相容性。

壳聚糖修饰的羟基磷灰石-磷酸三钙修复犬牙槽骨缺损的实验研究

目的:研究经壳聚糖(Chitosan,CS)修饰的羟基磷灰石-磷酸三钙(hydroxyapatite-tricalcium,HA-TCP)复合材料修复犬牙槽骨缺损。方法:制备CS溶液修饰HA-TCP。以CS修饰的HA-TCP复合材料修复犬牙槽骨缺损,选取3只成年犬876︱678作为受试牙,在受试牙根分歧处制备长宽高均为5mm的箱型骨缺损,分成两组,左侧作为实验组:将CS修饰的HA-TCP复合材料植入犬牙槽骨缺损部位;右侧作为对照组:将HA-TCP植入犬牙槽骨缺损部位;植入8周后将实验动物处死,组织学观察并图像分析新生骨组织的形成状态。结果:实验组新生骨组织占缺损的百分比明显高于对照组,有统计学意义(P<0.01);实验组剩余材料占缺损的百分比小于对照组,有统计学意义(P<0.01)。结论:CS修饰后的HA-TCP复合材料修复犬牙槽骨缺损效果优于单纯HA-TCP修复牙槽骨缺损。

多孔β-磷酸三钙/壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶的制备与性能

以NaCl为致孔剂,采用溶盐致孔法制备了多孔β-磷酸三钙/壳聚糖/聚乙烯醇(β-TCP/CS/PVA)复合水凝胶材料。通过对比其含水率、溶胀比、拉伸强度、X射线衍射谱图、SEM和热重分析曲线,探讨了在相同环境下壳聚糖与β-磷酸三钙(β-TCP)的不同用量对聚乙烯醇(PVA)的结晶度以及对材料性能的影响。此复合材料含水率为70%～76%。当壳聚糖与β-TCP的质量比为2∶8时,复合材料的拉伸强度为0.56 MPa,断裂伸长率达到370%,其较好的力学性能,足以承受正常人眼压,可用作人工角膜周边支架材料。

N,O-羧甲基壳聚糖/纳米β-磷酸三钙复合材料的制备及其物理性能测试

采用机械混合-热压成型法制备N,O-羧甲基壳聚糖(N,O-CMC)/纳米β-磷酸三钙(n-β-TCP)复合材料,并通过吸水率、显气孔率和抗压强度比较不同质量比的复合材料的物理性能及形貌差异.结果表明,随n-β-TCP粉末质量比的增大,复合材料的吸水率和显气孔率增大,抗压强度先减小后增大.激光共焦扫描显微镜表明,随着n-β-TCP粉末质量比的增大,复合材料中孔的分布逐渐均匀,孔径大小趋于一致.当m(N,O-CMC)∶m(n-β-TCP)=1时,所得复合材料中均匀分布约1～6μm的孔,且n-β-TCP较均匀地分散在N,O-CMC中.

羟基磷灰石-磷酸三钙/壳聚糖骨碎补复合材料修复骨缺损的实验研究

目的:探索羟基磷灰石-磷酸三钙/壳聚糖/骨碎补作为骨组织工程支架修复骨缺损的可行性。方法:新西兰白兔18只,在双侧下颌骨制备15mm×15mm缺损区,将实验材料植入缺损区,分别2、4、8、12周后处死实验动物,进行大体标本、组织学、X线观察。结果:骨密度测定结果显示骨缺损区域骨密度逐渐增加;组织学观察,随时间延长新骨呈渐进性成熟。支架复合体植入骨缺损区后,具有良好的骨修复效果,明显优于对照组。结论:羟基磷灰石-磷酸三钙/壳聚糖/骨碎补复合支架具有良好的生物兼容性及骨引导能力,中药骨碎补可促进成骨细胞的成熟,缩短成骨时间。

聚己内酯-壳聚糖磷酸钙骨水泥复合骨组织工程支架的制备及细胞毒性研究

目的以磷酸钙骨水泥(CPC)为基体,聚己内酯-壳聚糖(PCL-CS)网络结构为增强有机物,利用CPC的自固化及二次冻干技术制备一种复合骨组织工程支架,并对其细胞毒性进行考察。方法采用二次冻干技术制备聚己内酯-壳聚糖磷酸钙骨水泥,分别采用场发射扫描电镜带能谱仪、孔径分布分析仪、比重瓶法对其表面微观形貌、孔径大小及孔隙率进行表征。将PCL-CS/CPC和CPC分别设为实验组和对照组,进行细胞毒性试验,用MTT法测定体外细胞活力;通过细胞计数板计数法测定细胞黏附率。结果 PCL-CS/CPC孔径小,孔隙率高,其对体外细胞的毒性评价合格;在共培养的第1、3、5、7d,PCL-CS/CPC复合支架较CPC支架的BMSCS增殖活力更高(P<0.05),黏附率差异无统计学意义(P>0.05)。结论 PCL-CS/CPC复合骨组织工程支架成功制备,相较于传统的CPC骨架,其在细胞活力、促进细胞增殖及黏附上更具优势。

血小板源性生长因子对人牙周韧带细胞在壳聚糖-磷酸三钙支架材料上附着和增殖的影响

目的:研究血小板源性生长因子(platelet-derived growth factor BB,PDGF-BB)对人牙周韧带细胞(human periodontal ligament cells,hPDLC)在壳聚糖-磷酸三钙(chitosan/tricalcium phosphate,CTCP)支架材料上附着和增殖的影响。方法:将一定体积的CTCP支架材料置96孔培养板内,取第5代hPDLC接种在材料表面。实验组加入含PDGF-BB的DMEM培养液,使得PDGF-BB终浓度分别为1ng/mL、10ng/mL和100ng/mL;对照组仅加入DMEM培养液。孵育24h及72h后分别对材料上的细胞计数;72h后对标本行扫描电镜观察。结果:与对照组相比,各浓度PDGF-BB组培养24h后均可促进hPDLC在CTCP支架材料上的附着,呈浓度依赖关系,差异具有统计学意义(P<0.05),其中100ng/mL为最有效浓度;同时培养72h后各浓度PDGF-BB组均能促进hPDLC在CTCP支架材料上的增殖,差异具有统计学意义(P<0.05);扫描电镜观察发现PDGF-BB组较对照组hPDLC在材料上附着数量增加,伸展更充分。结论:hPDLC在CTCP支架材料上的附着和增殖可被PDGF-BB所增强。

3D打印技术构建不同比例聚己内酯-磷酸三钙支架及其体外诱导成骨性能

背景:骨组织工程支架的复合材料选择及混合比例对于支架成骨诱导作用的影响巨大。目的:借助3D打印技术构建不同混合比例的聚己内酯-磷酸三钙复合支架,探究其物理特征和成骨诱导能力。方法:将聚己内酯(polycaprolactone,PCL)和磷酸三钙(tricalcium phosphate,TCP)分别按照10∶0、9∶1、8∶2、7∶3的质量比混合,借助3D打印技术构建单纯聚己内酯支架和聚己内酯-磷酸三钙复合支架,分别命名为单纯PCL支架、PCL-10%TCP支架、PCL-20%TCP支架、PCL-30%TCP支架,利用扫描电子显微镜和疲劳试验机表征支架的微观结构和力学性能。将兔骨髓间充质干细胞分别接种于单纯PCL支架、PCL-10%TCP支架、PCL-20%TCP支架上,接种后第1,4,7天检测细胞增殖,第1,7,14天检测细胞内碱性磷酸酶活性,第7,14,21天检测支架上清液内的钙含量。结果与结论:(1)PCL-30%TCP支架无法通过该方式构建支架;(2)与单纯PCL支架相比,PCL-10%TCP支架、PCL-20%TCP支架的抗压强度和弹性模量更强(P<0.05),孔隙率无明显改变;(3)单纯PCL支架、PCL-10%TCP支架、PCL-20%TCP支架均可观察到预先设计的孔隙结构,支架内部孔隙相互连通;(4)单纯PCL支架、PCL-10%TCP支架、PCL-20%TCP支架均可促进骨髓间充质干细胞增殖,PCL-20%TCP支架组接种第4,7天的细胞增殖效果优于其余两组支架(P <0.05);(5)PCL-20%TCP支架组接种第7,14天的细胞内碱性磷酸酶活性高于其余两组支架(P <0.05);(6)接种第14天,PCL-20%TCP支架组钙含量高于其余两组支架(P<0.05);(7)结果表明,相比于其他支架,PCL-20%TCP支架具有更好的力学性能,更能促进骨髓间充质干细胞的增殖和成骨分化。

可注射葡萄糖酸内酯-海藻酸钠/β-磷酸三钙-聚乙二醇复合水凝胶支架的性能评价

背景:可注射海藻酸钠水凝胶可以通过非侵入性或微创方式修复骨缺损,但力学性能欠佳,聚乙二醇基水凝胶具有弹性,将材料复合有望提高水凝胶支架的机械性能及细胞生物相容性。目的:探索葡萄糖酸内酯-海藻酸钠/β-磷酸三钙-聚乙二醇复合水凝胶的理化性能,以及对鼠骨髓间充质干细胞增殖和分化的影响。方法:以葡萄糖酸内酯为交联剂,分别制备葡萄糖酸内酯-海藻酸钠/β-磷酸三钙-聚乙二醇水凝胶(交联剂的浓度分别为5,10,20 g/L,依次记为A、B、C组)与葡萄糖酸内酯-海藻酸钠/β-磷酸三钙水凝胶(交联剂的浓度为10 g/L,记为D组),表征4组水凝胶的形态、机械性能与凝胶时间。将SD大鼠骨髓间充质干细胞分别与4组水凝胶共培养,利用CCK-8法检测细胞增殖,Live/Dead荧光染色观察细胞存活情况,Ⅰ型胶原免疫细胞化学染色检测成骨分化情况。结果与结论:①扫描电镜下,A、B、C组可见类似黏结性的丝状结构,A组孔径分布不均匀,B组孔径分布均匀且孔隙率高,C组孔隙率高但孔径大小不一,D组孔径分布不均且孔隙率低。②理化性质:B组的压缩应力高于D组(P<0.05),并且随着交联剂浓度的增加,A、B、C组支架的压缩应力增强(P<0.05);压缩50%后水凝胶的大体观显示,压缩后D组有较大裂纹,B组仅有较小裂纹;A、B、C组凝胶时间随加入交联剂浓度的增加而缩短,B组凝胶时间较D组稍延长(P<0.05)。③CCK-8实验检测显示,A、B组的细胞增殖速率高于C组(P<0.05),B组高于D组(P<0.05);Live/Dead染色显示,各组细胞存活率均较高,但C组死细胞较其他3组多。④免疫细胞化学染色显示,A、B、D组细胞呈多角形,C组细胞部分呈圆形,B组绿色荧光强度较其他3组高,且细胞骨架和微丝的形态及细胞数量也优于其他3组。⑤结果表明,葡萄糖酸内酯-海藻酸钠/β-磷酸三钙-聚乙二醇水凝胶具有良好的机械性能和稳定性,其中以10 g/L葡萄糖酸内酯制备的水凝胶能有效促进鼠骨髓间充质干细胞的增殖和分化。

壳聚糖-β-磷酸三钙复合层状支架的制备与研究

目的通过合成壳聚糖-β-磷酸三钙(CS-β-TCP)支架,测试其力学性能、生物相容性和体外成骨向分化能力,研究其作为生物支架修复骨缺损的可能性。方法通过双向冻干技术制备CS-β-TCP支架,使用扫描电子显微镜电镜(SEM)、能量分散光谱(EDS)和X线衍射仪(XRD)对该支架进行结构表征、元素分布和组成成分分析,力学万能仪测试其压缩强度。通过CCK-8法和活死染色探究其生物相容性,采用荧光染色法检测复合组(CS-β-TCP)支架的细胞黏附生长情况。qRT-PCR法检测成骨相关基因:骨形态发生蛋白(BMP2),RUNX相关转录因子2(RUNX2)和Ⅰ型胶原(COL1)的表达,ALP染色检测BMSCs的成骨分化效果。结果扫描电镜结果显示CS-β-TCP支架呈平行排列的薄层状结构,疏松多孔,β-TCP颗粒均匀的分布在壳聚糖骨架上,具有良好的机械性能,CS-β-TCP支架的CCK-8结果与对照组无明显差异,活死染色结果表明复合组支架上细胞具有较高的细胞活性。qRT-PCR和ALP结果表明复合组支架体外具有一定的骨诱导能力,能够促进间充质干细胞的成骨向分化。结论复合组支架具备优异的机械性能和生物学性能,能够诱导间充质干细胞成骨方向分化,为骨缺损的修复研究提供了一种新的思路。

壳聚糖-明胶/β-磷酸三钙复合体作为组织工程软骨支架材料的实验研究

目的了解壳聚糖(CS)-明胶(Gel)/β-磷酸三钙(β-TCP)复合体支架超微结构、机械性能及生物相容性,探讨其作为组织工程软骨支架材料的可行性。方法采用二次冻干技术制备CS-Gel/β-TCP复合体支架,扫描电镜观察超微形态,材料万能测试机测定压缩强度和压缩模量;将CS-Gel/β-TCP复合体支架植入兔皮下,观察体内降解情况及生物相容性。结果混合溶液固含量、β-TCP添加量、预冻温度对复合体支架的孔隙结构具有决定性作用。β-TCP的引入能显著增强CS-Gel聚合体支架的机械性,随着β-TCP添加量的增多,复合体支架的压缩强度、模量都有较大程度提高;随着预冻温度的降低,材料的机械性能亦随之降低。在植入早期可观察到一过性炎性反应,随着植入时间延长,支架逐渐降解,12周时基本降解吸收。结论 CS-Gel/β-TCP复合体支架具有良好的超微结构、机械性能和生物相容性,是一种较好的构建组织工程软骨的支架材料。

上颌窦提升中羟基磷灰石/β-磷酸三钙/壳聚糖/甲基纤维素组织工程骨的成骨效应

背景:前期实验构建了羟基磷灰石/β-磷酸三钙/壳聚糖/甲基纤维素三维复合支架材料,发现其具有良好的理化性能和生物相容性。目的:评估可注射性羟基磷灰石/β-磷酸三钙/壳聚糖/甲基纤维素支架复合骨髓间充质干细胞用于兔上颌窦提升的成骨效果。方法:取24只新西兰大白兔(新疆医科大学动物实验中心提供),每只兔均制作4处上颌窦提升区域,其中3处分别植入可注射性羟基磷灰石/β-磷酸三钙/壳聚糖/甲基纤维素支架与骨髓间充质干细胞复合物(实验组)、可注射性羟基磷灰石/β-磷酸三钙/壳聚糖/甲基纤维素支架(对照组1)、羟基磷灰石/β-磷酸三钙骨粉(对照组2),最后一处不植入任何材料,作为空白对照。术后4,8,12周,取上颌窦提升区域标本,分别进行锥形束CT扫描、苏木精-伊红染色与免疫组织学化染色观察。实验经新疆医科大学第一附属医院实验动物伦理委员会审议批准(批准编号IACUC20170706-02)。结果与结论:①锥形束CT显示,空白对照组始终无新骨生成,其余3组术后8周时可见新骨生成,且以实验组成骨效果最明显;术后12周时,实验组、对照组1、对照组2成骨效果进一步增强,3组间差异不明显;②苏木精-伊红染色显示,实验组术后8,12周的成骨效果优于对照组1、对照组2(P<0.05);③免疫组织化学染色显示,实验组术后8周的成骨指标骨形态发生蛋白2、血管内皮生长因子表达均强于对照组1、对照组2(P<0.05);术后12周时,3组间两指标表达差异不明显(P>0.05);④结果表明,羟基磷灰石/β-磷酸三钙/壳聚糖/甲基纤维素可注射组织工程骨可促进上颌窦提升区域的骨形成。

β-磷酸三钙/壳聚糖水凝胶改性对牙髓干细胞生长与矿化的影响

背景:利用京尼平交联β-磷酸三钙和壳聚糖这2种材料,探索一种有效、简便的合成方法,以形成一种形态结构稳定且有良好生物相容性的水凝胶材料,为今后组织工程学应用于骨缺损修复打下基础。目的:探究β-磷酸三钙改性的壳聚糖水凝胶对牙髓干细胞生长与矿化的影响。方法:选取壳聚糖和β-磷酸三钙作为原材料构建不同比例仿生骨组织工程水凝胶,对其进行理化性质检测,包括形貌、孔隙率及浸提液中钙的释放量。然后将人牙髓干细胞与水凝胶共培养,观察牙髓干细胞的生长、黏附与矿化情况。结果与结论:①添加β-磷酸三钙的壳聚糖水凝胶孔隙大小更加均一,形态更加稳定,能够持续释放钙;②添加β-磷酸三钙的水凝胶与牙髓干细胞共培养后显示出了较好的生物相容性,并能够在不添加成骨诱导剂的情况下诱导牙髓干细胞矿化;③实验所得水凝胶具有良好的生物相容性和一定的骨诱导性,为制备新型组织工程学材料提供了新的思路。