基于逆向工程和UG二次开发的人工骨组织结构造型仿真

为减少传统的自体移植修复方法所带来的并发症与附加损伤,提出可以制备改善人体病变组织的结构、功能的生物活性代替物的模型,其是人工假体修复技术的关键。基于逆向工程和UG二次开发,利用Mimics医学图像软件对骨骼外形进行逆向建模,导入UG中实体处理,划分网格并简化分析,利用程序语言计算得到多孔人工骨组织结构造型模型。以该模型为模具,利用快速原型理论,可以在快速原型机中制作出生物活性的人工假体。

组织工程化人工骨修复骨缺损的实验研究

[目的]观察兔骨髓基质细胞与生物活性玻璃联合培养构建的组织工程化人工骨修复兔桡骨缺损的效果,探讨组织工程化人工骨促进骨缺损修复的作用机制。[方法]体外分离培养兔的骨髓基质细胞,经过传代扩增后,与生物活性玻璃联合立体培养构建组织工程化人工骨后,植入兔桡骨缺损处。通过大体形态观察、影像学、组织学、扫描电镜检查及生物力学分析,分别与单纯植入生物活性玻璃、髂骨以及空白组进行对比,观察各组对骨缺损修复的效果。[结果]植入组织工程化人工骨的兔桡骨缺损完全愈合,成骨效果与自体髂骨相似明显优于其他组。[结论]骨髓基质细胞复合生物活性玻璃构建的组织工程化人工骨能很好的完成骨缺损的修复。

纳米级细胞型组织工程人工骨的构建:修复下颌骨缺损

背景:研究表明将纳米级细胞型组织人工骨用于修复下颌骨缺损能发挥干细胞与纳米级材料的优势,是较佳的生物支架材料,能加速骨及软组织形成。目的:探讨纳米级细胞型组织人工骨构建方法及在下颌骨缺损中的应用效果。方法:取1只新西兰大白兔,利用离心法获得骨髓基质干细胞,定向诱导为成骨细胞。取制备好的纳米相羟基磷灰石胶原复合材料,将3×108 L-1成骨细胞10μL接种到复合材料上共同培养,制备纳米级细胞型组织人工骨。另取20只新西兰大白兔,在下颌体部位制作大小为15 mm×8 mm的单侧洞穿型骨缺损模型,随机数字法分为对照组(n=10)和人工骨组(n=10)。对照组不植入任何材料,人工骨组植入纳米级细胞型组织人工骨,比较2组修复效果。结果与结论:(1)倒置显微镜下可见成骨细胞沿着材料边缘生长,且随着培养时间的延长,细胞数量增加;(2)扫描电镜结果显示:纳米级细胞型组织人工骨材料表面可见大量细胞黏附,细胞呈梭形、多边形,细胞生长良好;(3)人工骨组植入后4周缺损部位缩小;植入后8周下颌骨缺损部位消失,与周围组织无明显界限;对照组植入后4周缺损部位大小变化不明显;8周时缺损部位缩小,与周围组织边界清晰;(4)人工骨组修复后4,8周骨密度、骨小梁厚度及骨小梁数显著高于对照组(P<0.05);(5)人工骨组修复后4周,缺损部位存在较多新生骨,8周时可见大量成熟骨细胞;对照组修复后4,8周可见缺损部位存在少许成骨细胞,骨成熟度低;(6)结果提示,将制备的纳米级细胞型组织人工骨植入新西兰大白兔下颌骨缺损处,可明显促进缺损部位愈合,修复效果理想。

组织工程化人工骨应用于兔的腰椎横突间融合

【目的】探讨组织工程化人工骨应用于兔腰椎横突间融合的骨愈合生物学特点及其融合效果。【方法】45只新西兰大白兔均行单节段双侧L5／6横突间融合术，依植骨材料随机分为A(自体髂骨)、B(组织工程化人工骨)和C(单纯支架)3组，每组15只。术后2、6、12周分别处死动物3、3、9只，取出腰椎，通过大体观察、影像学、组织学和生物力学等方法分析融合状况。【结果】术后2周3组均未见骨性融合，12周大体标本观察A、B、C组融合率分别为66.67％(8／12)、83.67％(10／12)、0；生物力学测试A、B组融合者硬度和强度显著高于C组(P＜0.01)，A、B两组无明显差异(P＞0.05)；组织学示B组融合块中央区典型软骨细胞较少，纤细编织骨包围支架材料周围，此区新生骨以组织工程骨的直接成骨为主。【结论】组织工程化人工骨用于兔腰椎横突间融合，可达到自体髂骨的融合效果，未吸收支架材料不影响局部生物力学功能，中央区骨形成主要是直接成骨过程，边缘区包括膜内成骨、软骨成骨和直接成骨作用。

中药调控的骨髓基质细胞复合生物活性玻璃修复骨缺损的组织学及电镜观察研究

目的：观察经中药骨碎补提取液培养的兔骨髓基质细胞与生物活性玻璃联合培养构建的组织工程化人工骨修复兔桡骨缺损的效果。方法：体外分离培养兔的骨髓基质细胞，经过传代并经低浓度骨碎补提取液培养扩增后，与生物活性玻璃联合立体培养构建组织工程化人工骨后，植入兔桡骨缺损处，与生物活性玻璃、自体髂骨以及空白组进行对比，通过大体形态、组织学及电镜观察各组骨缺损修复的效果。结果：植入组织工程化人工骨的兔桡骨缺损完全愈合，成骨效果与自体髂骨相似明显优于其他组。结论：经中药骨碎补提取液培养的骨髓基质细胞复合生物活性玻璃构建的组织工程化人工骨能很好完成骨缺损的修复。

人工骨构建方法新进展

对于外伤、肿瘤术后及整形外科等骨缺损修复,应用组织工程人工骨是最理想的方法及今后的主要发展方向。本文对近年来人工骨构建的方法及其发展方向进行综述。

透钙磷石骨水泥制备及其载药性能

背景:与其他磷酸钙类骨水泥相比,透钙磷石骨水泥在生物体内具有更好的生物降解能力,能被生物体较快吸收,但其在生物体内的机械性能会有所下降,同时其固化时间过快,可注射性较差。目的:以β-磷酸三钙为主体骨水泥粉末,搭配合适的骨水泥固化液,制备新型透钙磷石骨水泥,改善其固化性能,同时观察其载药性能。方法:以碳酸钙和磷酸氢钙为原料制备β-磷酸三钙粉末;将柠檬酸、磷酸化壳聚糖、明胶、羟丙基甲基纤维素与水混合溶解,制备骨水泥固化液,将β-磷酸三钙、一水合磷酸二氢钙的混合粉末与固化液混合制备透钙磷石骨水泥。考察透钙磷石骨水泥的微观形貌、组成成分、粒径大小及分布、固化时间、抗压强度及释药性能。结果与结论:β-磷酸三钙为微、纳米共混体系,微米级颗粒直径为(2.24±0.38)μm,纳米级颗粒直径为(334.95±151.62)nm;透钙磷石为片状结晶,堆积较为紧密。制备的骨水泥粉末主要成分为透钙磷石,同时还存有部分未反应的β-磷酸三钙。透钙磷石骨水泥的固化时间为(6.20±1.30)min,抗压强度为(22.90±3.13)MPa。药物释放实验证明透钙磷石骨水泥具有一定的缓释能力。

骨移植体及骨移植替代物在体内的血管化

探讨了骨移植体及骨移植替代物在体内血管化的机理、意义及过程 ,以更好地促进骨缺损移植修复的效果。通过对近期有关文献所作相关研究的综述 ,总结出各类骨移植体及骨移植替代物体内血管化的特点及影响因素。骨移植体及骨移植替代物体内血管化过程是移植手段能够奏效的重要保障。组织工程化人工骨作为一种日益重要的骨移植替代物 ,进一步提高其在体内的血管化进程 ,是更好发挥其生命活力的关键。

兔骨髓基质细胞与生物活性玻璃支架的相容性

目的:探讨应用兔骨髓基质细胞与生物活性玻璃复合培养构建组织工程化人工骨的可行性。方法:将体外分离培养的兔骨髓基质细胞,经向成骨方向诱导分化后,与生物活性玻璃进行联合立体培养,通过扫描电镜观察骨髓基质细胞在生物活性玻璃上的生长情况。结果:骨髓基质细胞可在体外增殖和向成骨方向分化,并且可在生物活性玻璃上黏附和铺展。结论:骨髓基质细胞与生物活性玻璃复合培养可构建具有活细胞成分的组织工程化人工骨。

组织工程化人工骨血管化研究

目的 比较三种促进组织工程化人工骨体内血管化方法的效果及研究血管化与成骨的相关关系。 方法 将HA/β TCP与PDLLA形成复合支架材料 ,再复合Ⅰ型胶原、rhBMP 2 ,与成骨细胞联合培养 ,仿生制备成组织工程化人工骨。采用包裹带血管蒂筋膜、复合血管内皮细胞或两者联合的促血管化手段 ,将人工骨修复兔桡骨干骨膜 骨完全缺损。手术后 4、8、12周 ,观察移植物组织学 ,体视学方法观察血管化、成骨作用及其两者的关系。 结果 3种方法均有促血管作用 ,其优劣依次为 :材料包裹带血管蒂筋膜及复合血管内皮细胞大于材料单纯复合血管内皮细胞 ,后者又大于材料单纯包裹带血管蒂筋膜。术后 4周为快速血管化阶段 ,4～ 8周间血管化有平缓发展 ,12周完全血管化。血管化与新骨生成数量成正相关。 结论 促血管化手段对组织工程化人工骨移植修复骨缺损的效果起重要促进作用。

局部注射促血管生成素2调控自噬促进体内组织工程人工骨早期血管化和骨缺损修复的研究

目的探讨兔桡骨骨缺损处局部注射促血管生成素2(angiopoietin 2,Ang-2),通过调控自噬促进组织工程人工骨早期血管化和骨缺损修复的机制。方法取48只新西兰大白兔,构建单侧1.5 cm长桡骨缺损模型,于骨缺损处植入羟基磷灰石/胶原支架后,随机分为两组,对照组(A组)和Ang-2组(B组)分别于术后2周内每日于骨缺损处注射1 m L生理盐水和1 m L溶于生理盐水的400 ng/m L Ang-2。采用Western blot检测骨痂区自噬相关蛋白微管相关蛋白1轻链3(microtubule associated protein 1 lightchain 3,LC3)和Beclin-1,血管生成相关蛋白VEGF及自噬降解底物蛋白SQSTMl/p62的表达。术后4、8、12周行X线片检查,采用LaneSandhu X线评分法对骨缺损修复情况进行评分;术后12周处死动物取标本行大体观察,采用HE染色观察骨缺损区血管生成情况。结果 Western blot检测示,B组LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、Beclin-1及VEGF相对表达量高于A组,SQSTMl/p62相对表达量低于A组,差异均有统计学意义(P<0.05)。影像学及标本大体观察示A组仅有少量骨痂生成,但骨缺损未修复;B组新生骨痂较多,骨缺损处完全修复。术后4、8、12周B组Lane-Sandhu评分均显著高于A组(P<0.05)。HE染色示B组哈佛管排列整齐,新生血管显著多于A组,差异有统计学意义(t=–11.879,P=0.000)。结论局部注射适宜浓度Ang-2可能通过增强自噬促进兔体内组织工程人工骨早期血管化和骨缺损修复。

X线、CT对家兔腰椎融合术后骨愈合水平观察研究

目的：通过对家兔腰椎融合术后行X线、CT影像学检查，来探究其对术后骨愈合程度的情况。方法：选取30只健康成年雄性新西兰家兔，分为人工骨组15只，自体骨组15只。于每只家兔腰椎行腰椎融合术，并填充相应骨组织，术后2、4、6周分别通过双能X线骨密度仪、CT测定骨密度、CT信号差值百分比、T2信号值水平变化，来监测腰椎术后骨质愈合进展情况。结果：（1）术后2组骨密度均不同程度增高，自体骨组术后2周、4周、6周较人工骨组术后明显升高，差异有统计学意义（P＜0．05）；（2）术后2组CT信号均不同程度恢复，自体骨组术后2周、4周、6周较人工骨组较低，差异有统计学意义（P＜0．05）。结论：X线、CT联合应用可很好的监测腰椎融合术后骨质愈合情况，且自身骨组织填充术的愈合水平与速度明显高于人工骨组织，对临床治疗具有指导意义，值得临床推广。