SD大鼠骨髓基质细胞与多孔羟基磷灰石陶瓷支架体外粘附的实验研究

目的研究诱导培养的SD大鼠骨髓基质细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)在多孔羟基磷灰石陶瓷支架材料上的粘附和生长。方法SD大鼠骨髓基质细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)经矿化诱导培养、扩增后与多孔羟基磷灰石陶瓷支架体外复合培养,扫描电镜观察BMSCs在支架表面的贴附形态;同时以不同浓度细胞悬液接种多孔羟基磷灰石陶瓷支架材料,检测适宜的接种浓度及单位体积支架材料最多可粘附BMSCs数量。结果BMSCs在支架表面贴附良好,当接种浓度为2×106/ml时,单位体积的多孔羟基磷灰石陶瓷支架材料最多可粘附BMSCs数量为3.1×107cell/cm3。结论SD大鼠BMSCs在体外经矿化诱导培养可表达成骨细胞表型,诱导培养后的细胞与新型多孔羟基磷灰石陶瓷支架材料上具有良好的亲和能力。

双相磷酸钙涂覆羟基磷灰石多孔支架的制备及性能

背景:目前的人工骨大多只能制备成小体积的填充用材料,大段负重骨及大块结构性植骨材料仍面临缺乏理想骨缺损修复材料和材料成型过程难以加工调控两大难题。目的:制备与人体大段负重骨形貌结构相似且兼具一定力学性能、优良生物相容性和部分可降解性的多孔羟基磷灰石/双相磷酸钙涂层复合支架,评估其性能。方法:采用水热合成法结合喷雾干燥技术分别制备羟基磷灰石粉体、羟基磷灰石晶须和β-磷酸三钙粉体,评估羟基磷灰石粉体、β-磷酸三钙粉体浸提液的细胞毒性。在羟基磷灰石粉体中添加不同含量(5%,10%,15%)的晶须,借助3D打印技术制备成多孔骨支架,设置不同的烧结工艺,通过正交实验筛选力学性能、孔隙率等最优的晶须含量与烧结工艺组合,检测最优组合支架的流体力学。采用浸渍提拉法将双相磷酸钙涂层涂覆在多孔骨支架上,体外评估双相磷酸钙涂层中β-磷酸三钙粉体的降解性能。结果与结论:①MTT实验显示,羟基磷灰石粉体、β-磷酸三钙粉体无明显的细胞毒性;②正交实验结果显示,影响多孔支架抗压强度最主要的因素为烧结温度,其次是晶须含量,最后是烧结时间;各因素组合中的最优组合为晶须含量10%、烧结温度1300℃、烧结时间3 h,此时支架抗压强度为8.13 MPa,孔隙率为64.07%;③通过流体力学模拟仿真可知,细胞营养液等垂直人工骨横截面方向流入流出的方式更有利于支架在人体中发挥作用;④在飞纳电镜的光学模式下,浸渍涂层前多孔支架的孔径为400μm,浸渍涂层后多孔支架的孔径为250μm,涂层厚度约为75μm;复合涂层中的β-磷酸三钙具有良好的体外降解性能;⑤结果显示,制备的羟基磷灰石/双相磷酸钙涂层复合支架具有较高的孔隙率与力学性能、优异的生物相容性和部分可降解性,是一种优良的生物活性陶瓷支架。

不同比例羟基磷灰石/β-磷酸三钙涂层支架修复骨缺损

背景:羟基磷灰石/β-磷酸三钙双相磷酸钙陶瓷具有良好的生物相容性与骨传导能力,可以作为涂层材料联合用于超临界骨缺损修复,但羟基磷灰石/β-磷酸三钙涂层的最佳质量比目前尚无明确报道。目的:在兔桡骨超临界骨缺损部位植入不同比例羟基磷灰石/β-磷酸三钙涂层多孔生物陶瓷支架,评估其修复作用,以期获得最佳的涂层比例。方法:采用3D打印技术制备羟基磷灰石多孔生物陶瓷支架,并在其表面使用不同比例的羟基磷灰石与β-磷酸三钙(二者质量比分别为3∶7,5∶5,7∶3)进行涂层处理,然后对支架的细胞毒性、孔隙率、力学强度、涂层厚度等参数进行测试。在36只新西兰大白兔右前肢建立15.0 mm兔桡骨超临界骨缺损模型,随机分4组处理,每组9只:空白组不植入任何材料,3∶7涂层组、5∶5涂层组、7∶3涂层组分别植入对应质量比例涂层的羟基磷灰石多孔生物陶瓷支架,术后4,8,12周,分别进行X射线片及Micro-CT检查、Van-Gieson染色、苏木精-伊红染色及Ⅰ型胶原蛋白免疫组织化学分析。结果与结论:①3∶7、5∶5、7∶3涂层支架的细胞毒性均为0级,涂层厚度为(75.2±0.54)μm,孔隙率分别为(54.02±5.17)%,(53.28±5.05)%,(52.82±4.55)%,抗压强度分别为(11.15±0.72),(11.18±0.78),(10.24±0.70)MPa;②X射线与Micro-CT检查结果显示,随着时间的增加,各组骨缺损有不同程度的修复,至术后12周时,3∶7涂层组骨缺损修复效果最佳,该组材料内部的骨长入体积与材料外表面的新生骨体积最多;③Van-Gieson染色与苏木精-伊红染色显示,术后12周时,3∶7涂层组骨缺损区及支架内部均有新骨形成,且新生骨组织最多、新生骨结构最为致密;免疫组织化学分析显示,术后12周时,3∶7涂层组Ⅰ型胶原蛋白表达高于其他两组;④结果表明,3∶7涂层组对兔桡骨超临界骨缺损的修复效果最佳,骨支架涂层羟基磷灰石与β-磷酸三钙的最佳质量比为3∶7。

骨组织工程用纳米羟基磷灰石/壳聚糖多孔支架材料的制备及性能表征

以16.7%(质量分数)的柠檬酸水溶液作溶剂,通过粒子沥滤法制备了 n HA/CS多孔材料,并对其进行了IR、XRD、SEM、孔隙率及力学性能测试。结果表明n HA/CS复合材料中羟基磷灰石呈弱结晶状态,复合前后两组分的化学组成未发生显著变化,但两相间发生了相互作用。多孔材料呈高度多孔结构,孔壁上富含微孔,孔间贯通性高;复合材料/致孔剂质量比为1时,多孔材料的孔隙率为 53%,其抗压强度可达17 MPa左右,可以满足组织工程支架材料的要求。

多孔羟基磷灰石陶瓷的制备

以碳粉为造孔剂，研究了多孔羟基磷灰石（HA）陶瓷的制备方法及性能．采用三种不同颗粒尺寸的碳粉，以聚丙烯酸氨为分散剂，可制得气孔率30％～45％，抗弯强度＞10MPa，孔径＜200μm的多孔体．并发现随保温时间的延长，气孔率先降低后升高，抗弯强度则一直升高．通过严格控制碳粉的粒径，可有效地控制多孔烧结体的孔径大小与分布．应用XRD、SEM等技术手段，对多孔陶瓷的性能、微观结构、制造工艺及其影响因素作了分析与探讨．

生物玻璃增强多孔羟基磷灰石生物陶瓷的制备及其性能

研究多孔羟基磷灰石（HA）生物陶瓷的制备方法及性能。采用颗粒尺寸为500～600μm的炭粉,以体系为SiO2-Na2O-CaO-MgO-Al2O3的生物玻璃为高温粘结剂,通过一定的混料、压制和烧结工艺,可制得孔隙率为30%～48%,抗弯强度达11.65MPa,大孔孔径约500～600μm、小孔孔径1～20μm并孔隙相互连通的多孔陶瓷。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、电子万能实验机对样品的微观结构和抗弯强度进行分析,还通过分析天平,采用阿基米德原理对样品孔隙率进行测量。结果表明：随着烧结温度的升高,气孔率逐渐减小,抗弯强度逐渐增加。通过控制炭粉的含量,可以有效的控制多孔烧结体的孔隙率、大孔的分布及孔径。生物玻璃的加入可以促进材料的液相烧结,使多孔羟基磷灰石生物陶瓷致密化,改善其力学性能,同时随着生物玻璃含量的增加孔隙率减少。

多孔羟基磷灰石生物陶瓷的合成和特性研究进展

人体骨组织的多孔结构 ,有利于骨组织生长代谢所需物质的交流 ,并能很好地适应外部应力的变化。合成模拟骨组织多孔结构的生物活性陶瓷材料 ,用于临床人体骨组织缺失的修复 ,是组织工程所需要的。将化学沉淀法合成的羟基磷灰石原始粉末与过氧化氢、聚乙烯醇、甲基纤维素等成孔物质混合 ,经低温发泡 ,中温脱碳 ,高温烧结 ,可以获得孔径理想 ,互通性能良好的多孔羟基磷灰石陶瓷。这种陶瓷 ,在一定程度上具有骨诱导性能 ,但更重要的是它能够很好的吸附人体骨形成蛋白等骨生长因子 ,使其具有良好的骨再生能力 ,从而获得了良好的临床应用性能。本文从临床应用性能的角度 。

壳聚糖修饰纳米羟基磷灰石／聚酰胺复合多孔支架的制备及性能研究

利用相转移法制备了纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)复合多孔支架。用不同浓度(1%、3%、5%)的壳聚糖(CS)溶液对多孔支架进行了表面修饰。用扫描电镜(SEM)和材料力学试验机对多孔支架修饰前后的形貌和力学性能进行了表征。研究了经CS修饰的n-HA/PA66复合多孔支架在磷酸盐缓冲溶液(PBS)中的浸泡行为,并初步研究了其与MG63细胞的细胞相容性。结果显示,多孔支架具有较为理想的孔隙结构和贯通性,经CS修饰后,其力学强度有显著提高。体外浸泡结果显示,随着浸泡时间的增加,支架表面微结构变得粗糙和多孔化。细胞实验表明该支架有利于细胞在表面的粘附、铺展、生长和增殖。

纳米羟基磷灰石/聚酰胺多孔支架材料的制备及其结晶行为研究

以NaCl为致孔剂，采用粒子沥滤-相转移法制备了纳米羟基磷灰石／聚酰胺6（n-HA／PA6）多孔支架材料，用扫描电子显微镜（SEM），X射线衍射（XRD），示差扫描量热仪（DSC）等对其进行表征。结果表明，用该方法制备的多孔支架孔径分布在50～300μm，孔隙率约为77％，孔与孔之间的贯通性良好。用粒子沥滤-相转移法制备的支架中PA6的晶胞体积较制备前有所增大，同时其结晶度也有增加。研究表明，NaCl粒子的存在促进了PA6聚合物晶体的生长。在制备成支架后，n-HA／PA6复合材料中PA6仍为混晶型高聚物，其晶型部分发生了转变，由制备前α晶型占多数变成了制备后γ晶型占多数。支架的制备过程使PA6更容易结晶，但结晶总速率在制备支架前后均没有太大改变。

有机泡沫浸渍法制备多孔羟基磷灰石复相陶瓷

采用有机泡沫浸渍法制备羟基磷灰石-生物玻璃多孔复相陶瓷。在适量的固相含量和生物玻璃的含量下,可制得孔结构满足骨组织工程支架材料要求的多孔陶瓷。随生物玻璃含量的增加,复相陶瓷的硬度先下降继而大幅度上升。模拟体液实验表明复相陶瓷的生物活性随生物玻璃的含量增加而下降。

一种制备纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇多孔支架材料的新方法

采用乳化发泡-冷冻法制备了聚乙烯醇和纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇两种多孔材料。用SEM对材料进行了表征,结果表明所得样品孔径均匀,孔隙率高,且孔内外贯通,是一种新型的制备多孔材料的方法。文中还讨论了乳化剂op、聚乙烯醇、纳米羟基磷灰石、搅拌速度等因素对孔的大小和孔隙率的影响。

载微球纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合多孔支架的制备与表征

首先通过乳化法合成海藻酸钠/壳聚糖(ALG/CS)复合微球,然后将其与纳米羟基磷灰石/壳聚糖H(n-HA/CS)复合材料混合均匀,用气体发泡法制备了载微球复合组织工程支架。并用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱仪(IR)以及转靶X射线仪(XRD)等方法对该载微球多孔支架进行分析和表征。结果表明：n-HA/CS复合材料中无机相均匀分散在连续有机基质中,复合前后两组分均未发生明显变化；制备的载微球多孔支架中孔隙分布均匀,孔间贯通性良好,孔隙率较高；而其中的微球均呈球状,直径分布在150～350μm之间；微球表面粗糙且有大量微孔,载药后将利于药物的释放；微球在整个支架中分布均匀,而且与n-HA/CS基体材料间亲和性较高。本研究将为骨或软骨缺损提供一种性能优良且具有药物缓释功能的组织工程支架。

羟基磷灰石基多孔复合支架的制备及其表征

研究利用造孔剂法制备高度贯通的多孔羟基磷灰石（HA）支架,孔隙率约为78%,并利用聚己内酯（PCL）分别复合纳米HA（nHA）或微纳米生物玻璃（nBG）粉末对其进行涂覆改性,粉末的添加量均为10%-40%（质量分数）.4种类型支架分别记为HA、PCL/HA、nHA-PCL/HA和nBG-PCL/HA.实验结果发现,nHA-PCL/HA和nBG-PCL/HA复合支架最大抗压强度分别为1.41-1.98MPa和1.35-1.78MPa.4类支架矿化实验显示,浸泡21d后nBG-PCL/HA表面促进生成较多的磷灰石矿化物;细胞实验结果显示细胞在4类支架上均生长良好,说明支架具有良好的生物相容性.支架在实验犬背部肌肉组织内植入2个月的组织学检测显示,4种支架内均有新骨形成,尤其是nHA-PCL/HA和nBG-PCL/HA孔内有更多的新生骨组织,说明这两种支架表面复合涂层中的生物活性纳米颗粒对诱导新骨生成具有积极的促进作用.

纳米羟基磷灰石/聚己内酯-壳聚糖复合多孔支架材料的制备与表征

结合纳米羟基磷灰石（n-HA）和聚合物的优点，采用溶液共混相分离制备出聚己内酯（PCL）-壳聚糖（CS）多孔支架材料，并采用离心注浆填充新方法对支架材料进行增强，制备复合多孔支架材料。用扫描电子显微镜、红外光谱、元素分析、孔隙率和抗压强度对材料进行了表征。结果表明复合材料具有良好的界面结合；孔隙率分析表明材料具有60％～80％的孔隙率，符合骨组织工程对支架材料的要求；力学性能测试表明材料的压缩强度得到大幅度提高。

纳米羟基磷灰石／丝素蛋白多孔支架材料的制备和表征

采用硝酸钙-丝素蛋白溶液与磷酸钠反应仿生合成纳米羟基磷灰石／丝素蛋白（n-HA／SF）复合材料，并以NaHC03和NaCl为致孔剂制备了多孔复合支架材料，采用TEM、IR、SEM和EDX对其进行了表征。结果表明，复合材料中HA的粒径在20～50nm之间，是一种CO3^2-部分替代型弱结晶类骨针晶，在形貌和尺寸等方面类似于人体骨磷灰石晶体；HA和SF两相间存在强烈的键合作用，复合支架材料呈高度多乳结构，孔壁上富含微孔，孔隙间贯通性高。EDX分析结果表明，HA在有机基体中分布均匀，钙磷元素比为1.66，当复合材料和致孔剂的比例为1：0．5时，其抗压强度可达20．23MPa。

凝胶成型法制备多孔羟基磷灰石生物陶瓷

介绍了凝胶成型法制备多孔羟基磷灰石支架材料的一种新工艺,通过对浆料配方的设计,保证了浆料的均匀性。利用体视显微镜等对制备的多孔羟基磷灰石孔洞结构进行观察。结果表明:这种方法可以很好地控制多孔支架材料的孔洞结构、大小,孔分布均匀且内部连通,孔径在300～500μm之间。通过改变工艺参数可以控制孔隙率在92%～45%之间变化。对抗压性能的测定结果表明:含HA为50%(质量分数)的陶瓷浆料所得到的多孔体的抗压强度高达5MPa,具有良好的机械性能。

纳米羟基磷灰石／聚酰胺多孔支架材料的制备及性能研究

使用多种致孔剂采用粒子沥滤法制备了纳米羟基磷灰石／聚酰胺多孔支架材料，用IR、XRD、SEM等手段对多孔复合材料的组成结构及形貌进行了表征，并检测了其物理性能指标。结果表明，复合材料中两相分散均匀，且发生了界面结合；材料的孔隙率与致孔剂的含量成正比，支架中大孔与微孔并存且相互贯通；以NaCl作致孔剂且孔隙率达到80％左右时的支架材料可以同时满足组织工程对孔隙率和力学强度的双重要求。

壳聚糖多孔支架电化学辅助沉积羟基磷灰石涂层研究

采用电化学辅助技术控制阴、阳两极溶液中的钙、磷离子定向迁移,进入壳聚糖多孔支架内部发生反应并在孔隙表面沉积,制备了有机-无机复合多孔支架.应用XRD、SEM、煅烧法、孔隙率测定和压缩实验对支架的组成、形貌、无机物沉积量、孔隙率以及压缩强度进行了表征.研究表明,处理后支架孔隙表面沉积了低结晶度的羟基磷灰石,低倍下沉积层均匀致密,在高的放大倍数下发现,沉积层中存在大量的微孔,沉积层表面存在着球状物,该球状物是由许多小片组成的.沉积6 h时沉积量为支架质量的2.81%,支架孔隙率由96.0%减少到89.8%.与纯壳聚糖支架相比,复合支架的压缩强度由0.0550 MPa提高到0.0998 MPa.

聚乳酸-羟基乙酸/改性纳米羟基磷灰石复合多孔支架材料的研制

聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)/改性纳米羟基磷灰石(MHA)复合多孔组织工程支架材料的制备主要包含以下步骤:首先通过室温化学共沉淀法制备纳米羟基磷灰石,然后通过L-丙交酯在二甲苯溶液中聚合接枝纳米羟基磷灰石得到改性的纳米羟基磷灰石;最后通过改进的热致相分离两步初化法制备PLGA/ MHA复合多孔支架。X射线衍射仪(XRD)显示纳米羟基磷灰石合成成功,透射电子显微镜(TEM)结果显示其为半径为30～50nm的球形,红外光谱显示聚乳酸成功的接枝到纳米羟基磷灰石表面;扫描电子显微镜(SEM)结果表明改进的热致相分离两步初化法制备的PLGA/MHA复合多孔支架的孔径在100～450μm。

孔隙率可控的多孔羟基磷灰石生物陶瓷的制备

采用凝胶成型法制备用作骨移植和药物传递的多孔羟基磷灰石（HA）生物医用陶瓷，通过改变工艺参数制得了孔隙率和孔径可控、内部连通的三维网状开孔结构的HA，对其孔隙率、孔径及生物相容性进行了分析。结果表明：通过改变循环浸渍次数可以控制调节孔隙率在45％～92％之间；通过改变母体模板和浆料涂层的厚度可以控制孔径；制得的HA具有良好的生物相容性，具有这种特点的孔洞结构有利于骨细胞的生长。