骨组织工程支架-多孔β-磷酸三钙陶瓷的制备与性能

本文通过多孔 β 磷酸三钙陶瓷的性能研究 ,发现将孔度提高到 4 0 %以上、孔径在 10 0～ 5 0 0微米之间时 ,陶瓷还保持一定强度 ;X 射线衍射证实陶瓷组成为 β 磷酸三钙晶体。预期该支架可用作骨组织工程支架。

骨形态发生蛋白/多孔β-磷酸三钙陶瓷复合人工骨

提出了制备β－ 磷酸三钙（β－ ＴＣＰ） 粉末的新工艺，研究了多孔β－ ＴＣＰ 陶瓷（ 多孔β－ ＴＣＰ） 的成型和烧结条件。检测结果表明，该材料的Ｃａ／Ｐ 为１ ．５０ ，平均孔隙率为４２ ．３ ％ ，抗压强度为３４ ．８ ｋｇ／ｃｍ２ ，大孔孔径为４００ μｍ 左右，小孔孔径为５ μｍ左右，，在生理盐水中有微量溶解，溶血、急性毒性和致热源性均在安全范围内。制得骨形态发生蛋白（ＢＭＰ） 与多孔β－ ＴＣＰ 的复合人工骨（ＢＭＰ／ 多孔β－ ＴＣＰ） 。小鼠肌袋种植实验结果表明，该复合材料具有异位诱导成骨能力。兔桡骨缺损（１ ．５ ｃｍ） 的骨修复实验结果表明，ＢＭＰ／ 多孔β－ ＴＣＰ的修复效果明显优于多孔β－ ＴＣＰ 以及多孔羟基磷灰石陶瓷（ 多孔ＨＡ，或多孔ＨＡＰ） 。

多孔β-磷酸三钙陶瓷支架材料对骨髓基质细胞增殖及分化作用的实验研究

目的:观察β-磷酸三钙陶瓷对骨髓基质细胞(BMSCs)增殖及分化特点的影响,验证其是否适于作为骨组织工程的支架材料。方法:将兔的BMSCs经过体外培养传代后,与多孔β-磷酸三钙陶瓷支架材料在培养板内共培养1、3、5、7、9d。采用形态学观察、MTT法及ALP检测试剂盒等方法检测BMSCs在材料表面的增殖和分化能力。结果:BMSCs能在该支架材料表面正常粘附和增殖,在体外培养时BMSCs大量增殖后有较高的碱性磷酸酶活性。结论:多孔β-磷酸三钙陶瓷适合作为支架材料负载BMSCs构建组织工程骨。

多孔β-磷酸三钙陶瓷表面处理前后的成骨能力比较

目的:研究和比较多孔β-磷酸三钙(β-TCP)陶瓷表面处理前后的成骨能力。方法:有机泡沫浸渍法制得多孔β-TCP陶瓷,用明胶对其表面进行处理,检测处理前后β-TCP陶瓷的孔径、孔隙率和最大抗压强度。将表面处理前(对照组)、处理后(实验组)的β-TCP陶瓷同时接种第2代人骨髓基质细胞(BMSCs),体外成骨诱导培养。测定碱性磷酸酶(ALP)活性和骨钙蛋白(OCN)含量,用以比较细胞在2组材料上的成骨分化能力。将体外培养7d的2组细胞材料复合物回植裸鼠皮下,分别于术后4、8、12周时取材,进行组织学观察与图像分析,评价2组的异位成骨情况。采用配对t检验,分别对实验组和对照组的MTT、ALP、OCN和新生骨小梁面积进行统计学分析。结果:采用明胶进行表面处理后,多孔β-TCP陶瓷的孔径和孔隙率无明显改变,最大抗压强度则显著提高。2组材料的MTT、ALP活性和OCN含量均无显著性差异。2组细胞材料复合物在裸鼠皮下4周时均已成骨,并随时间延长,新生骨量增多。2组在各时间点的新生骨小梁面积无显著性差异(P>0.05)。结论:明胶表面处理后的多孔β-TCP陶瓷的生物力学强度显著增高,并对人BMSCs的增殖与成骨分化能力无影响,为负重骨替代材料的研究提供了新的选择。

孔隙率对多孔β-磷酸三钙陶瓷结构和释药速率的影响

目的研究孔隙率对β-磷酸三钙(β-TCP)陶瓷结构和释药速率的影响。方法在β-TCP粉末浆液中加入不同重量比的造孔剂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)烧制圆片状致密β-TCP陶瓷,分别测定其孔隙率、压缩强度。在β-TCP粉末浆液中加入不同重量比的PMMA烧制圆柱状载体β-TCP陶瓷并在其载药腔中放置利福平粉末,于磷酸盐缓冲液(PBS)中行4周释放实验。结果β-TCP陶瓷的孔隙率与PMMA含量呈线性相关,压缩强度随孔隙率增大而下降(P>0.05),圆柱状β-TCP载体的日均释药量随孔隙率增加而增大,且每日释放量稳定,无显著性波动。结论孔隙率可显著改变β-TCP结构,并影响释药速率,有望用于控制载药β-TCP陶瓷载体的缓释过程。

骨形态发生蛋白/多孔β-磷酸三钙陶瓷复合人工骨

提出了制备β－ 磷酸三钙（β－ ＴＣＰ） 粉末的新工艺，研究了多孔β－ ＴＣＰ陶瓷（ｐ － β－ ＴＣＰ） 的成型和烧结条件。检测结果表明，该材料的Ｃａ／Ｐ 为１ ．５０ ，平均孔隙率为４２ ．３ ％ ，抗压强度为３４ ．８ｋｇｆ／ｃｍ２ ，大孔孔径为４００μｍ 左右，小孔孔径为５μｍ 左右，在生理盐水中有微量溶解，溶血、急性毒性和致热源性均在安全范围内。制得骨形态发生蛋白（ＢＭＰ） 与ｐ － β－ ＴＣＰ 的复合人工骨（ＢＭＰ／ｐ － β－ ＴＣＰ） 。小鼠肌袋种植实验结果表明，该复合材料具有异位诱导成骨能力。兔桡骨缺损（１ ．５ｃｍ）的骨修复实验结果表明，ＢＭＰ／ｐ－ β－ ＴＣＰ 的修复效果明显优于ｐ － β－ ＴＣＰ 以及多孔羟基磷灰石陶瓷（ｐ － ＨＡ，或ｐ － ＨＡＰ） 。

纳米多孔β-磷酸三钙复合自体骨折血肿的异位成骨潜能的初步实验研究

目的探究纳米多孔β-磷酸三钙(β-tricalcium phosphate,β-TCP)复合自体骨折血肿的异位成骨潜能。方法将78只新西兰大白兔随机分为A、B、C、D和E共5组,髂骨翼上截取约5 mm×10 mm×10 mm的骨块,造成人工骨折并形成血肿,然后分别将血肿/β-TCP、β-TCP、血肿/髂骨、髂骨种植于背阔肌下,于模型建立后第1、4和8周取下背阔肌下标本,采用病理染色技术和免疫组织化学技术评估新骨生成、支架材料降解情况及进行生物力学测试。E组用于观察血肿在β-TCP支架内部的吸附观察,E组动物健侧髂骨设为正常对照组(F组),仅行生物力学测试。结果髂骨骨折后第4天大量的细胞和细胞外基质充填在支架内,此时的血肿/β-TCP机械性能稍优于单纯β-TCP支架。A、C两组标本有周围有较多的新生骨组织及血管组织,而B、D两组标本却只能见到极少量散在的类骨质形成,且D组标本吸收明显;在残余支架体积方面,A、B两组之间差异无统计学意义(P>0.05)。A、C两组新生骨量随着时间的延长而增加(P均<0.01),而B、D两组新生骨量随时间的变化差异无统计学意义(P>0.05)。结论β-TCP与骨折血肿内活性成分具有良好的相容性,β-TCP复合骨折血肿后具有确切的成骨潜能,有望作为一种新型的陈旧性骨折及骨缺损的治疗策略。

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。

多孔块状β-磷酸三钙陶瓷兔颅骨骨膜下埋植可吸收性的定量研究

目的 :通过多孔块状 β -磷酸三钙 (β -TCP)陶瓷兔颅骨骨膜下的埋植实验 ,定量观察β -TCP陶瓷在骨膜下和未造成新鲜骨创面的皮质骨表面之间的可吸收速度 ,为其应用于萎缩牙槽嵴加高术提供可靠的数据依据。方法 :用显微测微尺C5型网格 ,采用“数点法”测量各时间点标本中材料的剩余含量 ,并和羟基磷灰石 (HA)陶瓷组对比。结果 :术后 12周时 β-TCP组材料剩余含量为 35 .40 % ,被吸收的材料量占原来材料含量的 38.6 5 %。 结论 :多孔块状 β-TCP陶瓷在骨膜下的皮质骨表面在引导新骨生成的同时可以被吸收 。

β-磷酸三钙多孔生物陶瓷植入体内后的组成变化

采用电子探针结合X射线能谱对多孔磷酸三钙陶瓷人工骨植入骨内后,材料/新骨界面、新骨的组成进行了检测。比较植入人工骨后不同阶段材料以及界面元素组成的变化,材料植入后骨缺损区新骨生成的情况。结果显示:随着植入时间的延长,新骨组织中碳元素含量不断降低,钙和磷元素的含量则逐渐升高。同时,新骨组织中的钙磷比保持在一个较高的水平上,没有太大的变化。新骨从材料周围不断向材料内部渗入,材料被分散、降解,两者的组成成分趋于一致,最终材料被新骨所取代。骨内植入β磷酸三钙多孔陶瓷后不仅材料本身己部分溶解和降解,而且在植入陶瓷的表面和孔隙中以及界面处均己生成新生骨组织,这说明植入无生命的钙磷无机材料后的降解产物参与构成有生命的新生骨组织。

阿霉素-多孔磷酸三钙陶瓷缓释体的研制及体内释药试验

目的 研制阿霉素 -多孔磷酸三钙 (A- PTCP)陶瓷缓释体 ,为骨肿瘤保肢治疗术后骨缺损的修复提供新方法。方法 制备多孔磷酸三钙 (PTCP)陶瓷 ,将阿霉素载入其中制得 A - PTCP。将 30只大白兔随机分成 A组 (2 4只 )、 B组 (6只 ) ,A组右股骨粗隆中植入 A- PTCP,B组静脉注射阿霉素。不同时期取粗隆部位的肌肉及血浆标本。用高效液相色谱法测定肌肉及血浆中阿霉素的浓度。结果 体内植入 A- PTCP后 ,阿霉素能在局部缓慢释放达 10周以上 ,局部组织药物浓度较高 ,全身药物浓度较低。结论 A- PTCP缓释体可望成为骨肿瘤保肢治疗术后骨缺损修复的一种新方法。

β-磷酸三钙多孔陶瓷与骨髓间充质干细胞生物相容性的体外实验研究

目的 探讨 β 磷酸三钙 (β tricalciumphosphate ,β TCP)多孔陶瓷与骨髓间充质干细胞 (bonemarrowmes enchymalstemcells ,BMSCs)的生物相容性 ,为组织工程方法修复骨和软骨缺损提供依据。 方法 将骨髓间充质干细胞与β 磷酸三钙多孔陶瓷复合并体外培养 ,然后进行形态学、细胞增殖、DNA含量、蛋白质含量测定。 结果 骨髓间充质干细胞能够贴附在 β 磷酸三钙多孔陶瓷孔隙内生长 ,其DNA复制和蛋白合成功能不受 β 磷酸三钙的影响。 结论 β 磷酸三钙多孔陶瓷生物相容性良好 ,可作为组织工程的支架材料应用于骨和软骨缺损的修复。

多孔块状β-磷酸三钙陶瓷兔颅骨骨膜下埋植可吸收性的定量研究

目的通过多孔块状β-磷酸三钙(β-TCP)陶瓷兔颅骨骨膜下的埋植实验,定量观察β-TCP陶瓷在骨膜下和未造成新鲜骨创面的皮质骨表面之间的可吸收速度。方法用显微测微尺C5型网格,采用“数点法”测量各时间点标本中材料的剩余含量,并和羟基磷灰石(HA)陶瓷组对比。结果术后12周时β-TCP组材料剩余含量为35.40%,被吸收的材料量占原来材料含量的38.65%结论多孔块状β-TCP陶瓷在骨膜下的皮质骨表面在引导新骨生成的同时可以被吸收。

兔颅骨缺损修复中对多孔块状β-磷酸三钙陶瓷可吸收性的定量研究

目的 :通过多孔块状β-磷酸三钙 (β- TCP)对兔颅骨缺损的修复 ,定量测量其在体内的吸收速度。方法 :2 4只家兔随机分为 2 ,4,8,12周 4个时间点组 ,每组 6只动物 ,分别将β- TCP及羟基磷灰石 (HA)样本种植在兔左右顶骨的缺损处 ,于术后 2 ,4,8,12周取材 ,采用“数点法”计算各组材料的剩余量。结果 :12周时β- TCP组材料剩余 34.5 4% ,材料吸收了 40 .0 1%。结论 :多孔块状β- TCP陶瓷作为骨代用品 ,不失为一种较好的材料。

数字光处理技术成形β-磷酸三钙生物陶瓷及其生物学评价

目的研究数字光处理技术(Digital Light Processing,DLP)打印β-磷酸三钙(Beta-Tricalcium Phosphaye,β-TCP)生物陶瓷的成形性能与生物学性能。方法通过表面活性剂硬脂酸改性β-TCP粉体,将改性后的β-TCP粉体与丙烯酸类及甲基丙烯酸类树脂均匀混合成3D打印浆料,进行3D打印性能研究。采用X射线衍射仪(X-RayDiffraction,XRD)、接触角测量仪、数字式黏度计表征β-TCP粉体、浆料及3D打印支架性能,并进行体外细胞试验研究β-TCP多孔支架的生物学性能。结果粉体XRD结果显示,硬脂酸改性β-TCP粉体并未影响原始粉体的物相组成;而表面活性剂硬脂酸降低了树脂与粉体表面的接触角,提高了粉体与树脂的亲和性。3D打印β-TCP浆料的固含量为48%(体积分数),在常温下,黏度仅为2.91Pa·s。支架XRD结果显示,3D打印β-TCP多孔支架的主要物质仍为β-TCP,仅有部分转化为α-TCP。体外细胞试验表明,3D打印β-TCP支架表面可黏附大量细胞,培养7d后,细胞延伸至支架孔隙内,同时其溶血性结果较钛合金(Ti6Al4V)及聚醚醚酮(PEEK)的优异。结论3D打印β-TCP多孔支架可作为骨替代植入物,为治疗临床骨缺损疾病提供新途径。

原位凝固成型法制备可控孔隙结构的多孔β-磷酸三钙陶瓷

采用计算机辅助设计技术设计多孔材料的结构。用离心灌注法将高固相含量的β-磷酸三钙(β-tricalciumphosphate,β-TCP)浆体注入多孔模具,通过改性淀粉原位凝固技术制备陶瓷坯体,最后高温烧结去除有机成分,得到β-TCP的多孔陶瓷。探讨分散剂加入量对浆料流变性能的影响,并对多孔支架材料的物相组成和显微结构进行分析。结果表明:采用该方法可以制备具有可控孔隙结构的β-TCP多孔陶瓷,这种多孔陶瓷是一种比较理想的骨组织工程支架材料。

beagle犬骨髓间质干细胞与β-磷酸三钙多孔陶瓷复合培养的实验研究

目的:研究beagle犬骨髓间质干细胞(BMSCs)与β-磷酸三钙多孔陶瓷(β-TCP)的生物相容性.方法:体外诱导培养beagle犬BMSCs作为种子细胞,β-TCP作为组织工程支架,制备β-TCP-BMSCs复合物,相差倒置显微镜及扫描电镜观察细胞在材料孔隙区的贴附及生长情况.结果:相差倒置显微镜观察:自原代、2代、3代及4代培养,贴壁细胞由成纤维细胞样向三角形、棱形、多边形和多角形转化,最终重叠生长形成结节状;将细胞接种于材料上培养2～4 d,孔隙间大量生长增殖,呈细胞交叠覆盖.扫描电镜下观察:材料表面细胞呈梭形,相互融合成片状,表面有丝状突起,孔隙边缘有大量胶原分泌及细胞外基质分泌.结论:β-TCP与细胞的亲和力好,能够为基质细胞增殖、分化和成骨提供自然的三维空间,是极具潜力的组织工程支架之一.

骨髓间充质干细胞与β-磷酸三钙多孔陶瓷体外复合培养实验研究

目的:研究犬骨髓间质干细胞(BMSCs)与β-磷酸三钙多孔陶瓷(β-TCP)的体外复合培养。方法:体外培养BMSCs作为种子细胞,β-TCP作为组织工程支架,制备β-TCP-BMSCs复合物,倒置显微镜下观察骨髓间充质干细胞培养传代过程中细胞形态变化及细胞在材料孔隙区的贴附及生长情况,流式细胞仪鉴定骨髓间充质干细胞表面抗原CD44、CD45表达情况。结果:相差倒置显微镜下观察:原代、第2代、第3代及第4代培养的细胞形态,贴壁细胞逐渐由成纤维细胞样向多形化方向转化(三角形、菱形等),最终重叠生长形成结节状;将细胞接种于材料上进行培养,见孔隙间有大量交叠细胞生长增殖。扫描电镜下观察:在材料表面细胞呈梭形,并融合成片状,表面见丝状突起,在孔隙边缘的细胞有大量胶原和细胞外基质分泌。流式细胞仪测定骨髓间充质干细胞表面抗原CD44阳性表达率(89.12±1.57)%,CD45阳性表达率为(2.32±0.45)%。结论:β-TCP与细胞有较好的亲和力,能够为基质细胞增殖、分化和成骨提供自然的三维空间,可作为组织工程的支架材料应用于骨和软骨缺损的修复。

阿霉素-多孔磷酸三钙陶瓷缓释体的研制及体内释药试验

目的：研制阿霉素多孔磷酸三钙陶瓷（ Ａ Ｐ Ｔ Ｃ Ｐ）缓释体并为骨肿瘤保肢治疗术后骨缺损的修复提供新方法。材料与方法：制备 Ｐ Ｔ Ｃ Ｐ陶瓷，将阿霉素载入其中制得 Ａ Ｐ Ｔ Ｃ Ｐ。实验动物分成 Ａ、 Ｂ两组， Ａ 组右股骨粗隆中植入 Ａ Ｐ Ｔ Ｃ Ｐ， Ｂ组静脉注射阿霉素。不同时期取粗隆部位的肌肉及血浆标本，用高效液相色谱法测定肌肉及血浆中阿霉素的浓度。结果：体内植入 Ａ Ｐ Ｔ Ｃ Ｐ后，阿霉素能在局部缓慢释放达１０ 周以上，局部组织药浓高，全身药浓低。既能缓释阿霉素控制肿瘤复发，又能充填并修复骨缺损。结论： Ａ Ｐ Ｔ Ｃ Ｐ缓释体，可望成为骨肿瘤保肢治疗术后骨缺损修复的一种新方法。

可吸收的多孔块状β-磷酸三钙陶瓷与兔颅骨表面之间骨界面的观察

目的 :通过可吸收的多孔块状 β 磷酸三钙 ( β TCP)兔颅骨表面骨膜下的种植 ,观察材料及新生骨和颅骨间是否有软组织间隔 ,或者是否为直接的骨粘连 ,并观察 β TCP的骨引导性 ,为临床筛选合适的可在颜面皮质骨表面贴敷的具有可吸收性的骨缺损修复材料。方法 :全麻下对动物 (家兔 )进行手术 ,将多孔块状 β TCP种植在兔颅骨骨膜下的顶骨表面 ,术后 12周取材 ,扫描电镜和光学显微镜观察材料和颅骨之间的界面 ,并和对照组羟基磷灰石 (HA)组对比。结果 :经电镜和光学显微镜观察 ,材料、新生骨和兔颅骨间为直接的骨性结合 ,无软组织间隔 ,β TCP能引导新骨向材料内长入。结论 :可吸收的多孔块状 β TCP陶瓷是一种较好的可在皮质骨表面贴敷的具有可吸收性的骨缺损修复材料。