仿生骨修复支架材料的设计及其成骨诱导机制的研究

社会经济的发展带动着人们生活水平的提高,人们对仿生骨修复支架材料的设计及其成骨诱导机制的了解度与安全性提出了一定要求,仿生骨修复支架材料应用在西方国家骨损伤治疗工作中已经越来越普遍,由于各种客观原因,我国目前的仿生材料修复工作存在诸多问题,不能有效的解决目前人体组织修复工作,融合部分也相继出现不兼容性的状况。本文通过对仿生人工骨修复材料进行概述,分析探讨了仿生多级孔生物活性玻璃支架材料、PLLA纳米纤维支架材料及其成骨诱导机制的研究,希望对相关研究者有一定启发。

骨髓间充质干细胞复合仿生骨支架成骨效应的研究

目的构建骨髓间充质干细胞(BMSCs)复合生物支架材料组织工程骨,探讨低温3D打印联合冷冻干燥法制备的三维仿生复合支架材料内BMSCs增殖、分化、成骨特异性基因表达情况。方法利用低温3D打印结合真空冷冻干燥法制备三维支架,提取新西兰大白兔的BMSCs,用倒置显微镜及免疫组化鉴定BMSCs的形态及特征。将第3代BMSCs与支架复合培养,分成1cm支架培养组、2cm支架培养组和空白组。在不同的培养时间分别进行MTT检测及碱性磷酸酶(ALP)水平测定。采用扫描电子显微镜(SEM)及苏木精-伊红(HE)染色检测细胞以及成骨相关基因的表达量。结果密度梯度离心法获取培养的原代BMSCs呈梭形或三角形贴壁生长,细胞形态均一呈梭形,8代内仍有很强的增殖能力。ALP染色和脂肪染色均为阴性,糖原染色和α-醋酸萘酚酯酶染色均为阳性,特异性表面标志物CD44、CD54的免疫组织化学染色阳性。本实验制备的三维复合支架具有良好的均一性,冻干后成白色立方体的多孔结构,HE染色及SEM可见细胞在支架孔壁黏附、增殖、生长良好,呈现伸展状态。在实验早期,复合培养组细胞增殖、ALP水平及成骨相关基因表达量均大于空白组(P<0.05);在实验晚期,2cm支架培养组细胞增殖、ALP水平及成骨相关基因表达水平均高于1cm支架培养组及空白组(P<0.05)。结论通过细胞形态学、细胞组织化学以及特异性表面标志物CD44、CD54的免疫组织化学染色对分离培养的细胞进行鉴定,说明分离培养的细胞具备BMSCs的特性。本实验室制备的丝素/胶原/羟基磷灰石三维多孔支架具有良好的生物相容性与骨诱导性,有利于细胞黏附、增殖,能促进细胞增殖及成骨相关基因的表达,为构建骨组织工程的良好材料。