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。

可注射海藻酸钠水凝胶的制备及应用

背景:天然来源的多糖海藻酸钠具有含量高、成本低、生物相容性好、生物可降解性好等特点,在可注射型水凝胶的生产中得到了广泛应用,成为制备可注射水凝胶的理想原料之一。目的:就海藻酸钠的性质、可注射海藻酸钠水凝胶的制备及其在组织工程中的应用进展进行综述。方法:利用计算机检索Web of Science、PubMed、中国知网等数据库,中文检索词为“海藻酸钠;水凝胶;可注射”,英文检索词为“alginate;hydrogel;inject*”,检索文献时间范围为2017年6月至2022年6月。结果与结论:由于海藻酸钠来源广泛,分子链结构上存在着许多可改性基团,可用各种共价交联或非共价交联的方法合成多种性能优良的可注射型水凝胶;将其他具有生物功能的分子引入海藻酸钠水凝胶中,可以调节其功能、拓宽其应用范围。另外,由于生物相容性和生物可降解性等优良的物理化学特性,可注射型海藻酸钠水凝胶在生物医学方面有着广泛的发展潜力,海藻酸钠水凝胶在体外与各种药物、细胞、因子或其他生物作用分子均匀调配,在人体内可形成凝胶,在基因载体、细胞支架和创口修复中起着举足轻重的作用。

可注射奥沙利铂缓释微粒制备及其理化性质研究

目的:开发可注射奥沙利铂缓释微粒,并对其制备工艺和理化性质进行研究。方法:采用热熔挤出-冷冻研磨工艺制备可注射奥沙利铂缓释微粒,使用扫描电镜、粒度分析仪了解微粒形貌及粒径分布,采用液相色谱系统测量缓释微粒中奥沙利铂含量和微粒体外释放度。结果:可注射奥沙利铂缓释微粒粒度分布曲线稳定,微粒中奥沙利铂包封率为46.8%,包封率高;体外释放结果显示,奥沙利铂缓释微粒释放周期为144 h,最终释放度在80.0%以上,具有缓释性能;缓释微粒注射剂pH值在6.18~6.45的范围内,不会对注射部位造成损伤。结论:通过热熔挤出-冷冻研磨工艺制备的可注射奥沙利铂缓释微粒粒径分布均匀、药物包封率高,并且具有优异的缓控释特性以及稳定的理化性质。

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。

可注射型面部微整形填充材料的研究进展

20世纪后半叶以来,面部年轻化已经成为一种新的时尚潮流。由于注射整形技术操作便利、微伤小、安全可靠、恢复期短、效果立竿见影等优势颇受大众青睐,其市场需求呈现爆炸式增长,成为大众首选整形方式之一。因此,寻找更安全、生物相容性好、抗感染能力强、稳定性高、更持久的理想可注射面部微整形填充材料成为生物材料领域研究和开发的热点之一。本文基于材料组成分类对当前可注射型面部微整形填充材料的研究进展进行综述,并展望注射微整形未来的发展方向。

一种可注射的水凝胶止血材料粘附性能分析及应用效果

为探究可注射水凝胶止血材料在患者手术中的应用效果,在采用的NSC/OHA水凝胶止血材料制备方法和基本性能基础上,研究腹部肿瘤手术患者应用NSC/OHA水凝胶止血材料的应用效果,并与采用传统缝合止血的进行对比。结果表明,NSC/OHA水凝胶止血材料具有良好的粘附性能和抗菌能力;临床应用方面,在术后出血和感染方面与传统止血组都具有统计学意义(P<0.05)。这表明采用的NSC/OHA水凝胶止血材料可减轻手术患者术后出血率,具有一定的临床应用价值。

七味三七口服液联合新型可注射骨水泥螺钉对老年肱骨近端骨折患者的治疗效果分析

目的分析七味三七口服液联合新型可注射骨水泥螺钉对老年肱骨近端骨折患者的治疗效果。方法选取2018年5月至2020年12月四川省骨科医院收治的110例老年肱骨近端骨折患者。完全随机分为常规组和联合组,各55例。其中常规组给予新型可注射骨水泥螺钉手术治疗,联合组在常规组的基础上术前2 d开始加用七味三七口服液治疗14 d。比较2组患者肩关节功能、临床疗效、手术指标(骨折愈合时间、出血量、手术时长)及并发症发生情况。结果联合组Neer肩关节功能评分中活动范围项评分及Constant-Murley评分明显高于常规组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。联合组总有效率高于常规组[90.9%(50/55)比76.4%(42/55)],差异有统计学意义(P<0.05)。联合组骨折愈合时间、出血量、手术时间短于/少于常规组,并发症发生率低于常规组[5.5%(3/55)比21.8%(12/55)],差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论七味三七口服液联合新型可注射骨水泥螺钉治疗老年肱骨近端骨折可有效促进患者术后恢复,减少术中出血量,改善肩关节功能,减少并发症发生率,安全有效。

可注射GelMA水凝胶搭载CD271与PDGF修复骨缺损的实验研究

目的:探讨负载CD271与血小板衍生生长因子(PDGF)的可注射甲基丙烯酸明胶(GelMA)水凝胶支架在SD大鼠颅骨缺损修复中的效果。方法:利用5%的GelMA水凝胶与PDGF共同构建得到GelMA/PDGF支架,然后将CD271抗体对支架进行修饰。实验共分为GelMA、GelMA/PDGF、GelMA/CD271、GelMA/PDGF/CD2714组。通过水凝胶支架与雄性SD大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)在体外共同培养,检测细胞的生物相容性及成骨相关蛋白的表达情况;颅骨缺损模型使用的动物为质量约350 g的SD雄性大鼠,并在骨缺损处植入水凝胶支架;大鼠颅骨在术后8周接受Micro-CT检测以评估修复效果。结果:BMSCs与负载CD271与PDGF的GelMA水凝胶支架具有良好的生物相容性,可提高成骨相关蛋白(碱性磷酸酶、Ⅰ型胶原蛋白、骨钙素和骨桥蛋白)的表达(P<0.05),并可促进修复体内颅骨的缺损。结论:负载CD271与PDGF的混合水凝胶支架具有良好的生物相容性,在骨组织工程中极具应用潜力,能促进BMSCs的成骨分化。

可注射水凝胶在脊髓损伤中的应用

背景:近年来,可注射水凝胶在治疗严重脊髓损伤方面有很大的应用前景和独特的治疗可塑性。目的:综述可注射水凝胶材料在脊髓损伤中的研究进展。方法:检索PubMed、Web of Science、Embase、中国知网、万方、维普、中国生物医学文献数据库等数据库,中文检索词为“脊髓损伤、脊柱骨折、可注射水凝胶”等,英文检索词为“Spinal Cord Trauma、Myelopathy、Traumatic、Injuries、Spinal Cord、Spinal Cord Injury、Spinal Cord Transection、Spinal Cord Laceration、Post-Traumatic Myelopathy、Spinal Cord Contusion、injectable Hydrogel”等。筛选可注射水凝胶治疗脊髓损伤的相关研究。结果与结论:在动物及细胞实验中,可注射水凝胶具有修复脊髓损伤的效果。可注射水凝胶具有创伤小、能够贴合不规则缺损的特性;具有导电性和温敏性能的可注射水凝胶,在理化特性方面对脊髓损伤具有较好的修复功能;搭载干细胞或神经营养因子的可注射水凝胶,有利于神经再生和脊髓损伤局部微环境的修复。可注射复合水凝胶材料具有临床应用前景。

一种五羟色胺修饰的海藻酸钠可注射水凝胶的制备及性能研究

结合海藻酸钠、五羟色胺在止血及伤口愈合方面的优势,以及水凝胶复杂网络结构的物理屏蔽作用,本文以海藻酸钠与五羟色胺为原料,在辣根过氧化物酶和H2O2的催化下制备了一种新型可注射水凝胶。通过取代反应制备得到海藻酸钠-五羟色胺聚合物,并通过傅里叶红外光谱和紫外-可见光吸收光谱对海藻酸钠-五羟色胺聚合物进行了表征。通过实验研究了双氧水浓度对其凝胶时间、溶胀度、力学性能、皮肤贴附性的影响,结果表明,在不同双氧水浓度(10 mmol/L~40 mmol/L)条件下形成的水凝胶表现出良好的溶胀度(18 g/g~33 g/g),较短的凝胶时间(40 s~80 s),且可通过改变双氧水的浓度来调整其凝胶时间、溶胀度以及力学性能。扫描电镜结果表明该水凝胶具有三维多孔结构,皮肤粘附实验显示该水凝胶具有良好的皮肤贴合能力,而且干燥后也易从皮肤上脱落。

可注射导电水凝胶聚吡咯-壳聚糖对慢性心肌梗死后心脏功能长期改善

目的探讨可注射导电水凝胶聚吡咯-壳聚糖(Polypyrrole⁃Chitosan,PPY⁃CHI)对慢性心肌梗死后心脏功能长期改善的有效性及机制。方法通过将聚吡咯嫁接到壳聚糖(Chitosan,CHI)骨架上,合成导电复合物PPY⁃CHI。在体内,采用大鼠慢性心肌梗死模型,将梗后SD雌性大鼠随机分为3组(PPY⁃CHI、CHI及Saline组,n=5)。4周后,分别在心肌梗死区及周边植入PPY⁃CHI。用超声、马松染色、免疫荧光和心肌电阻率评估心功能长期改善情况。结果移植生物材料22周后,体内评估发现,与注射CHI和Saline相比,心肌内注射PPY⁃CHI具有更低的组织电阻,毛细血管密度大大增加,瘢痕区心室壁厚度显著增加,LVFS较梗后增加(10.6±0.55)%。结论心肌内注射PPY⁃CHI促进血管生成,降低瘢痕区组织电阻和抑制心室重塑,加强慢性心肌梗死后心功能的恢复。

可注射水凝胶递送系统在肿瘤局部免疫治疗中应用的研究进展

近年来免疫治疗迅速发展,然而有一些患者对免疫治疗的反应低,这可能和药物疗效、药物滞留以及全身不良反应等因素有关。作为投递载体之一的可注射水凝胶系统具有易于应用、增高局部药物浓度、延长药物滞留时间、良好的生物相容性等优势,受到越来越多研究者的关注。作为投递系统之一,它常被应用于局部免疫治疗的肿瘤内注射给药,在增强抗肿瘤治疗效果方面发挥着越来越重要的作用。本文概述了目前常用的水凝胶递送系统的构成及其特点,重点介绍可注射水凝胶系统作为局部免疫治疗或免疫联合化疗的药物投递系统的研究,同时分析了对可注射水凝胶系统应用中的存在问题解决策略。随着可注射水凝胶系统的深入研究,相信该投递系统在优化局部免疫治疗领域将发挥重要的作用。

基于Diels-Alder反应的可注射缓释水凝胶的制备及其理化性质

本研究旨在通过药物-聚合物偶联物模型和Diels-Alder点击反应制备一种可注射缓释水凝胶。将葛根素与透明质酸通过酰胺键连接得到葛根素-透明质酸偶联物(PUE-HA),将PUE-HA和四臂马来酰亚胺聚乙二醇(4-arm-PEG-MAL)通过Diels-Alder点击反应交联制备了可注射缓释水凝胶(PUE-HA-PEG),并考察了三种不同呋喃(Furan)与马来酰亚胺基(MI)比例对所得水凝胶的胶凝时间、形貌、溶胀度、降解度、葛根素体外释放、水凝胶力学性能以及水凝胶生物相容性等理化性质的影响。与1Furan/1MI和1Furan/2MI水凝胶相比,1Furan/4MI的水凝胶胶凝时间可缩短至1 min。随着MI比例的增加,水凝胶具有更低的降解速率(21 d降解率低于60%),更好的力学性能,缓释释药作用更加明显。实验结果表明,Furan/MI的比例对可注射缓释水凝胶的理化性质具有重大影响。

可注射性富血小板纤维蛋白混合软骨颗粒制备支撑移植物实验研究

目的探讨可注射性富血小板纤维蛋白(i-PRF)混合软骨颗粒覆盖高密度多孔聚乙烯(HPDE)制备复合软骨支撑移植物的方法。方法获取i-PRF和软骨颗粒,准备HPDE材料,分组制备复合支撑移植物,分别为A组(单纯HPDE材料组)、B组(i-PRF+HPDE材料组)、C组(软骨颗粒+HPDE材料组)和D组(i-PRF+软骨颗粒+HPDE材料组)。将移植物埋在9只新西兰白兔背部皮下(每只白兔取背部的上下左右共4个位置,分别埋入各组的1个移植物),进行动物体内实验和移植物组织学观察评估。结果肉眼观察结果显示,术后12周时,相较于C组,D组移植物从皮下取出后软骨颗粒丢失较少,表面纤维血管更丰富。苏木素-伊红(HE)染色和番红O-固绿染色结果显示,含有i-PRF的D组复合软骨支撑移植物,软骨颗粒相较C组能更早连接成片。免疫组化结果显示,含有i-PRF的D组软骨移植物中Ⅱ型胶原之间连接比C组更快。Masson染色结果显示,含有i-PRF的B组HPDE材料,其孔径内的胶原纤维长入比A组更密集。免疫荧光结果显示,含有i-PRF的B组HPDE材料,其孔径内新生血管长入比A组更密集。结论i-PRF混合软骨颗粒所形成的复合软骨支撑移植物,其软骨颗粒可更快连接成片,且软骨颗粒固定在位情况较好。相较于单纯HPDE材料,含有i-PRF的HPDE材料胶原和纤维血管在材料孔隙中的长入增多,符合临床使用要求。

可注射水凝胶在心肌梗死中的应用与进展

心肌梗死后随着负性心室重塑的进行,心力衰竭是大量患者难以避免的终末状态,其5年死亡率50%以上。作为一种新型生物材料,越来越多的证据表明可注射水凝胶能抑制梗死后心室重塑,改善心功能,为心肌梗死患者提供了一种新的治疗方式,具有广阔的应用前景。现对可注射水凝胶在心肌梗死治疗中的应用及进展做一综述。

可注射型富血小板纤维蛋白促进人脐静脉内皮细胞成血管能力的体外实验研究

目的探究可注射型富血小板纤维蛋白(injectable platelet-rich fibrin,iPRF)对体外培养的人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)成血管分化能力的影响。方法CCK-8实验检测HUVECs增殖能力并筛选最佳浓度的可注射型富血小板纤维蛋白提取液(injectable platelet-rich fibrin extract,iPRFe);划痕实验和小管形成实验分别检测HUVECs迁移能力和成血管分化能力;实时定量PCR检测成血管相关基因的mRNA表达。结果0.4 mg/mL浓度的iPRFe促进HUVECs增殖效果最佳;iPRFe对HUVECs迁移和小管形成有显著的促进作用,还能明显提高血管生成素(angiogenin,ANG)、C-X-C基序趋化因子受体4(C-X-C motif chemokine receptor 4,CXCR4)、血小板衍生生长因子受体A(platelet-derived growth factor receptor A,PDGFRA)和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表达水平。结论iPRF可以促进HUVECs增殖、迁移和成血管能力,有望成为用于牙髓再生的新材料。

自愈合可注射性透明质酸水凝胶的构建及促进血管生成的研究

目的·构建一种基于透明质酸(hyaluronic acid,HA)的自愈合可注射性水凝胶,探究不同浓度铜离子对水凝胶性能及其促成血管功效的影响,评估其应用于临床上伤口愈合的可行性。方法·在光引发剂2959的存在下,通过蓝光诱发了巯基化透明质酸(thiolated hyaluronic acid,HASH)和丙烯酸化双膦酸盐(acrylated bisphosphonate,Ac-PD)之间的巯基-烯点击反应,制备了双膦酸盐化透明质酸(bisphosphonated hyaluronic acid,HAPD);基于HAPD和Cu2+的金属配位作用,构建了不同Cu2+浓度的HAPD-Cu水凝胶,即HAPD-Cu1、HAPD-Cu2、HAPD-Cu3以及HAPD-Cu4。采用核磁氢谱以及傅里叶红外光谱验证HASH、Ac-PD、HAPD和HAPD-Cu的分子结构;采用扫描电镜观察HAPD-Cu的微观形貌;采用流变仪验证HAPD-Cu的剪切变稀和自修复特性;采用液相质谱仪测定HAPD-Cu的离子释放;通过活/死细胞染色和CCK-8评价HAPD-Cu的生物相容性;通过人脐静脉血管内皮细胞的成小管实验测定HAPD-Cu的体外促成血管活性;通过CD31组织染色评估HAPD-Cu的体内促成血管活性并建立体外大鼠伤口缺陷模型评价其实际修复效果。结果·化学定性和定量分析手段证明材料的成功制备;体外研究表明,HAPD-Cu均具有疏松多孔的内部结构,且具有优异的自愈性、可注射性和可降解性,降解周期为7d并具有突释行为,满足伤口愈合周期的需求;HAPD-Cu具有良好的生物相容性,但HAPD-Cu4因Cu2+浓度高而具有细胞毒性。此外,在允许的Cu2+浓度范围内,其体外或体内的成血管效果随着Cu2+浓度的增加而增强;且体外伤口模型实验表明,与对照组相比,HAPD-Cu水凝胶显著促进了伤口的愈合。结论·基于金属配位制备的HAPDCu水凝胶具有优异的形状可塑性,允许以微创的形式填充缺陷部位,并释放Cu2+以促进早期血管网络的建立,在用于临床上不规则的伤口修复方面具有良好的应用潜力。

改良型与可注射型富血小板纤维蛋白对人牙龈成纤维细胞增殖及分化的影响

目的 探究改良型富血小板纤维蛋白(advanced platelet-rich fibrin, A-PRF)和可注射型富血小板纤维蛋白(injectable platelet-rich fibrin, i-PRF)对人牙龈成纤维细胞增殖及分化的影响,为两种血小板纤维蛋白制品促进软组织愈合的表观差异及临床效能评估提供实验数据参考。方法 观察A-PRF及iPRF显微及超微结构,测定血小板浓缩物生长因子(PDGF-BB,TGF-β1,EGF)的释放情况,将A-PRF及i-PRF作用于人牙龈成纤维细胞(human gingival fibroblasts, HGFs),观察两者对HGFs的增殖影响及HGFs I型胶原蛋白(COL1)的表达情况,通过qRT-PCR进一步检测I型胶原蛋白α2(COL1α2)、纤连蛋白I (FN1)、转移生长因子β(TGF-β)、血小板衍生生长因子(PDGF)基因的表达。结果 i-PRF中白细胞层较A-PRF更宽,且白细胞数量更多,而A-PRF的纤维网状结构更为致密。A-PRF、i-PRF中的细胞因子随着时间的延长,在各时间点释放量逐渐降低,A-PRF中TGF-β1在第1天及EGF在第7天释放量低于i-PRF,其余各个时间点A-PRF生长因子的释放量均高于i-PRF (P<0.05), A-PRF及i-PRF均对HGFs的增殖具有显著促进作用,差异无统计学意义。A-PRF对TGF-β、PDGF基因的上调作用更加明显,而i-PRF对HGFs I型胶原蛋白及COL1a2、FN1基因的上调作用更为明显。结论 A-PRF、i-PRF均对HGFs的增殖具有明显的促进作用,且二者对HGFs I型胶原蛋白的表达起到了显著促进作用,在同一时间段A-PRF可分泌更多的软组织愈合相关生长因子,提示A-PRF在促进软组织修复愈合方面表现更优。

可注射自体富血小板纤维蛋白复合同种异体骨在颌骨囊肿手术中的临床应用

目的 研究可注射自体富血小板纤维蛋白(iPRF)复合同种异体骨在颌骨囊肿手术骨缺损修复中的临床效果。方法 回顾性分析2020年6月至2021年12月就诊于我院符合纳入标准的162例颌骨囊肿患者,根据手术方式分为三组,A组(颌骨囊肿摘除术同期行iPRF+同种异体骨粒植入+GDR)59例、B组(颌骨囊肿摘除术仅同期异体骨粒植入+GBR)57例、C组(单纯颌骨囊肿摘除术)46例。观察结局指标:术后1、3、6、9个月复查CBCT测量并记录囊腔体积、囊腔骨密度值,并计算骨生成率,评价成骨效果。结果 三组术后并发症发生率和囊肿复发率差异无统计学意义(P>0.05);骨生成率、平均骨密度值统计分析结果示,A、B组骨生成率和骨密度值均高于C组,差异有统计学意义(P<0.05),术后各时间点骨生成率、骨密度值组间横向统计比较分析结果示,术后6个月A组无论是骨生成率还是骨密度值都优于B组和C组,组间比较差异有统计学意义(P<0.05);术后9个月三组骨生成率和骨密度值组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论 iPRF复合同种异体骨植入可有效减少同种异体骨的吸收并且有效快速诱导骨组织的形成和重建;iPRF复合同种异体骨+GBR术在术后6个月对颌骨的修复重建较其他术式具有优势,iPRF复合同种异体骨+GBR术为颌骨囊肿疾病骨修复提供了一种可行有效的临床治疗方案。

可注射水凝胶治疗心肌梗死

可注射水凝胶可用来装载生物因子,经微创技术植入体内,达到控释药物的目的,促进心脏组织再生,有望发展成为治疗心肌梗死的方案。该文介绍了可注射水凝胶在治疗心肌梗死方面的作用机制及研究进展。