多孔细菌纤维素-聚乳酸乙醇酸-羟基磷灰石复合支架的制备及性能研究

目的制备多孔细菌纤维素(bacterial Cellulose,BC)-聚乳酸乙醇酸(poly lactic-co-glycolic acid,PLGA)-羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)复合支架并研究其相关性能。方法溶液浇铸/粒子沥滤法制备多孔BC-PLGA-HA复合支架,扫描电镜观测所得支架表面形貌并测定其抗张强度和孔隙率;体外接种成骨样细胞MG-63培养,以细胞培养板作对照组,通过扫描电镜(SEM)、四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法以及碱性磷酸酶(ALP)检测来初步评价支架对MG-63细胞黏附、增殖活性以及ALP活性的影响。结果多孔BC-PLGA-HA支架抗拉强度为(8.923 1±0.901 2)N/mm2,孔隙率为(64.73±5.65)%;扫描电镜、MTT及ALP检测结果显示支架对成骨样细胞MG-63具有较高的增殖活性及ALP活性。结论多孔BC-PLGA-HA复合支架具良好的力学性能、孔隙率和生物相容性,有望作为一种新型组织工程支架材料。

聚乳酸-乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合支架修复喉软骨缺损

背景:喉软骨缺损传统的修复方法受到供体来源、排斥反应等限制,因而难以推广。目的:观察聚乳酸-乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合支架修复喉软骨缺损的效果。方法:将20只Wistar大鼠随机分为聚乳酸-乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合支架组和聚乳酸-乙醇酸共聚物支架组,建立喉软骨缺损模型后分别采用聚乳酸-乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合支架和聚乳酸-乙醇酸共聚物支架修复。结果与结论:聚乳酸-乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合支架组大鼠造模后3,5,7 d时喉骨缺损直径显著小于聚乳酸-乙醇酸共聚物支架组;聚乳酸-乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合支架组大鼠喉软骨缺损部位基本修复,表面平整,且与周围其他组织之间没有明显界限;而聚乳酸-乙醇酸共聚物支架组大鼠喉软骨缺损部位存在凹陷,表面粗糙,和周围组织存在明显界限。说明聚乳酸-乙醇酸共聚物/羟基磷灰石复合支架能够促进喉软骨缺损部位修复,修复喉软骨缺损的效果更理想。

细菌纤维素-聚乳酸乙醇酸-羟基磷灰石复合支架材料的细胞相容性

目的研究细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)-聚乳酸乙醇酸(poly lactic-co-glycolic acid,PLGA)-羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)复合支架与成骨样细胞MG-63的生物相容性。方法通过体外实验,将成骨样细胞MG-63复合于支架材料BC-PLGA-HA和BC-PLGA上,分别为BC-PLGA-HA组和BC-PLGA组,通过扫描电镜、四甲基偶氮唑盐比色法以及碱性磷酸酶检测,观测细胞生长情况。结果细胞接种5 d后,BC-PLGA-HA复合支架材料上的细胞比BC-PLGA支架生长密集,BC-PLGA-HA组、BC-PLGA组以及空白对照组的碱性磷酸酶活性分别为(422.12±0.15)U/L、(289.36±0.21)U/L、(75.34±0.08)U/L,三组差异有统计学意义(F=14.300,P=0.002),BC-PLGA-HA组高于BC-PLGA组,此两组碱性磷酸酶洗活性均高于空白对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 BC-PLGA-HA复合支架具有良好的生物相容性,有望用作骨组织工程支架材料。

聚乳酸乙醇酸共聚物与纳米羟基磷灰石共混制备组织工程纤维环支架的实验研究

目的探讨以聚乳酸乙醇酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA)与纳米羟基磷灰石(hydroxyapa-tite,HA)为原料,利用静电纺丝的技术制备出的三维多孔支架构建组织工程纤维环的可行性。方法将PLGA与HA溶解于丙酮中,配制20%(w/v)的溶液,磁力搅拌均匀后,进行静电纺丝,制备三维多孔支架。支架通过扫描电镜和磷酸盐缓冲液降解(phosphate buffered saline,PBS)的方式,观察支架的形貌和降解性能;利用CCK-8和伊红染色的方法观察支架的生物相容性。结果支架具有良好的纤维形貌,直径均匀,扫描电镜下可见HA结晶。支架在磷酸盐缓冲液中降解速度较快,8周时支架失重可达40%,表现出良好的降解性能。细胞毒性试验和伊红染色均表明细胞在支架上的生长情况较好,支架具有良好的生物相容性。结论 PLGA与HA共混制备的纳米纤维支架具有良好的空间结构和生物相容性,因此该支架是一种良好的组织工程纤维环支架材料。

羟基磷灰石/聚乳酸及其共聚物复合生物材料

阐述了羟基磷灰石、聚乳酸和聚乙醇酸各自的结构性能特点 ;总结了两者通过复合有望得到具有良好力学性能、生物相容性、骨传导性的可降解羟基磷灰石 /聚乳酸复合生物材料 ;最后展望了这类复合生物材料的发展方向。

血管生成素-1促进骨髓基质干细胞结合聚乳酸乙醇酸羟基磷灰石支架治疗兔桡骨缺损的实验研究

目的探讨血管生成素(Ang)-1促进骨髓基质干细胞(BMSCs)结合聚乳酸乙醇酸羟基磷灰石(PLGA/HA)支架治疗兔桡骨缺损的效果。方法选取健康3月龄新西兰大白兔48只,随机分为Ang-1基因转染BMSCs-PLGA/HA复合多孔支架组(A组)、无Ang-1基因转染组(B组)、单纯支架组(C组)和空白对照组(D组),每组12只。分别于支架植入兔体内1、4和8周取材,采用Micro CT检测缺损部位新生骨量,免疫组化法比较血管断面数目,记录比较碱性磷酸酶(ALP)、Ⅰ型胶原(Col I)、骨钙素(OC)和骨桥素(OPN)阳性表达。结果各组实验兔骨矿物质含量(BMC)均随时间延长而增加,且各时间点A组高于B组,C组次之,D组最小,差异均有统计学意义(均P <0. 05)。各组实验兔血管断面数目和ALP、Col I、OC及OPN阳性率均随时间延长而增多,且各时间点A组高于B组,C组次之,D组最少,差异均有统计学意义(均P <0. 05)。结论 Ang-1可促进BMSCs结合PLGA/HA支架修复兔桡骨缺损,促进新生骨形成和血管新生。

不同比例的聚乳酸-聚乙醇酸共聚物与羟基磷灰石复合支架对人牙髓干细胞增殖及矿化能力影响研究

目的探讨不同比例的聚乳酸-聚乙醇酸共聚物与羟基磷灰石(PLGA/HA)复合支架的降解速率及其对人牙髓干细胞(human dental pulp stem cells,h DPSCs)增殖及矿化能力的影响。方法采用溶液浇筑/颗粒沥析技术构建含质量分数分别为10%、20%及30%HA的PLGA/HA复合支架的3个实验组,单纯PLGA支架作为对照组。采用降解实验检测支架的降解速率。将h DPSCs接种于不同比例的PLGA/HA复合支架进行培养,扫描电镜观察细胞形态,应用MTT法检测细胞增殖能力。h DPSCs接种于各组支架培养72 h后,将复合支架植入裸鼠体内,分别于饲养1个月及3个月后处死裸鼠取出支架,应用HE染色观察组织学形态,应用牙本质基质蛋白1(DMP1)免疫组化染色观察细胞的矿化程度。结果 10%HA组和20%HA组具有较适宜的降解速率。各组均具有较高的促hDPSCs增殖能力,促进效果随HA含量的增加而加强。HE染色和免疫组化染色结果显示,HA可促进hDPSCs在体内的成牙本质向分化,分化程度与HA含量成正比,20%HA组及30%HA组矿化程度均较佳。结论含20%HA的PLGA/HA复合支架具有较佳的降解速率及促细胞增殖和矿化能力,是比较理想的细胞支架材料。

聚乳酸-乙醇酸共聚物/羟基磷灰石可吸收空心螺钉治疗犬股骨外髁骨折的实验研究

目的探讨聚乳酸-乙醇酸共聚物/羟基磷灰石(polylactic-co-glycolic acid/hydroxyapatite,PLGA/HA)可吸收空心螺钉治疗犬股骨外髁骨折的内固定效果、体内降解过程及生物相容性,为其进一步改进和临床应用提供参考。方法成年雄性比格犬16只,体重9～12 kg,制备双侧股骨外髁骨折(AO分型为B1型)模型。左侧采用PLGA/HA可吸收空心螺钉固定,作为实验组;右侧采用金属螺钉固定,作为对照组。术后观察实验动物一般情况,于2、4、8、12周分别处死4只动物,大体观察并摄X线片观察骨折愈合情况,测量骨密度;取骨折端及螺钉周围组织行组织学观察;检测可吸收空心螺钉降解性能。结果所有实验动物均存活至实验完成。大体观察两组骨折无移位,均于12周时愈合;12周内实验组可吸收空心螺钉形状完整,无松动、移位及断裂。X线片示,实验组可吸收空心螺钉不显影,对照组可见金属螺钉X线显影;随时间延长,两组骨折均逐渐愈合。两组骨折部位骨密度均于8周时达峰值,但各时间点两组比较以及组内比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。组织学观察示术后各时间点两组骨折愈合进程相似,实验组可吸收空心螺钉周围未见明显炎性反应。可吸收空心螺钉降解性能检测示,特性黏度及分子量分布术后2周内明显下降;数均分子量和重均分子量术后4周内显著下降;最大剪切力于术后8周内下降不明显,之后显著下降。各指标不同时间点间比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论 PLGA/HA可吸收空心螺钉固定犬股骨外髁骨折后,骨折愈合进程与金属螺钉相似,且具有良好的生物相容性。植入8周内最大剪切力无明显下降,保证了骨折的充分愈合。

多聚乙醇酸-羟基磷灰石复合体为支架的骨髓基质细胞修复兔关节软骨缺损

目的研究以多聚乙醇酸(polyglycolicacid,PGA)、羟基磷灰石(hydroxyapatites,HA)复合体为支架的骨髓基质细胞(bonemarrowderivedmesenchymalcells,BMSCs)修复兔膝关节软骨缺损修复效果。方法自体BMSCs分别种植于PGA和HA支架后共同培养,生物胶粘连两种支架-细胞复合物形成BMSCs-PGA-HA复合体,植入兔膝关节软骨缺损模型。术后20,32周处死动物,标本行组织学检查及Ⅱ型胶原免疫组化染色。结果BMSCs-PGA-HA复合体植入后形成稳定的透明软骨样修复组织及软骨下骨,该组织与周围正常软骨及软骨下骨融合良好,32周后软骨标本无明显退变。结论以BMSCs为种子细胞、更符合缺损处生理结构的PGA-HA为支架的复合体,可修复关节软骨缺损,中长期效果值得肯定。

负载RGD的PLA-HA骨仿生支架促进骨缺损早期修复的研究

目的:使用精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸肽(RGD)修饰骨仿生支架并探究其应用于大鼠股骨缺损区的成骨性能。方法:通过三维(3D)打印技术制备聚乳酸-羟基磷灰石支架(PLA-HA),在其表面修饰甲基丙烯酰化明胶(GelMA)和RGD构建复合水凝胶支架PLA-HA/GelMA/RGD(PHD),扫描电镜(SEM)表征支架表面形貌,CCK-8实验评估骨髓间充质干细胞(BMSCs)增殖能力。将18只SD大鼠随机均分为3组(n=6)制备股骨缺损模型,分别植入PLA-HA/GelMA(PHG)、PHD支架,空白对照组不植入。于术后4周拍摄Micro-CT测算骨缺损面积和新生骨指标,并对缺损区的股骨样本进行HE染色和Masson三色染色观察组织学形态。结果:SEM观察到支架和水凝胶孔径明显,同时水凝胶稳健的连接到支架表面;CCK-8结果显示与PHG组相比,PHD组显示细胞增殖活性更佳。术后4周,Micro-CT三维重建图像显示空白组和PHG组新骨形成较少,PHD组骨缺损内部见大量新骨形成,同时定量分析发现该组骨体积分数、骨小梁厚度均显著大于空白组和PHG组。组织学染色结果显示PHD组形成连续且致密的骨组织。结论:负载RGD的PLA-HA骨仿生支架在体外具有促进成骨细胞增殖的能力,同时在体内诱导大鼠股骨缺损区新骨形成,成功地实现了早期骨缺损修复。

新型多孔PLGA/HA复合支架体外细胞相容性的实验研究

目的研究新型多孔聚乳酸乙醇酸/羟基磷灰石(PLGA/HA)支架材料的体外细胞相容性。方法采用贴壁法对兔骨髓基质细胞(BMSCs)进行体外矿化诱导培养,扩增后与实验A组(含5%HA的PLGA/HA),实验B组(含10%HA的PLGA/HA)及对照C组(仅含PLGA)分别进行体外复合培养;并通过定性及定量法检测BMSCs在材料表面的粘附能力、增殖活力,验证细胞材料复合体的成骨活性。比较分析各组之间的差异。结果兔BMSCs在每组材料的表面均能生长,经体外诱导后在支架材料的表面形成钙结节,A、B组细胞的粘附及增殖能力均强于C组(P<0.05),A、B组之间无差异。结论兔BMSCs与新型多孔PLGA/HA支架材料有良好的相容性。

PLGA/HA支架材料生物相容性的动物实验研究

目的:通过动物实验评价新型多孔聚乳酸乙醇酸/羟基磷灰石(polyaiticglycolic acid/hydroxyapatite,PLGA/HA)支架材料的生物相容性。方法:分别将5%和10%HA掺量的PLGA/HA支架材料注射到昆明小鼠腹腔内、植入到新西兰大白兔体内,选择全身毒性试验、亚急性毒性试验、血液相容性试验、肌肉刺激试验等,对其生物相容性进行评价。结果:全身急慢性毒性试验显示材料种植到小鼠及兔子体内后,动物一般情况良好,2周后体重、红细胞计数、白细胞计数等生理参数未见明显变化;实验显示两种材料对兔混合血浆凝血功能无影响;溶血试验结果显示5%和10%的PLGA/HA的溶血率分别为2.67%和3.62%,均小于5%,完全符合医用材料对溶血试验的要求;肌肉刺激试验结果显示两种材料埋植后局部未见红肿,4周时部分PLGA/HA材料开始降解,降解部分有大量的纤维结缔组织生长;HE染色结果显示PLGA/HA基本不存在抗原性,植入机体4周后,材料周围未见明显炎症细胞浸润。结论:5%和10%HA掺量的PLGA/HA均具有良好的生物相容性和体内安全性。

超临界流体发泡技术制备BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架及体外成骨诱导效应研究

本研究将左旋聚乳酸微球(PLLAms)与纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙醇酸(nHA/PLGA)多孔支架复合,构建可次第释放不同生长因子的骨组织工程支架.首先,制备载骨形态发生蛋白2的左旋聚乳酸微球(BMP-2-PLLAms),然后将微球与nHA/PLGA及碱性成纤维细胞生长因子2(FGF-2)按照一定的比例混合,通过超临界流体发泡制备BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架.制备的BMP-2-PLLA载药微球呈规则球形,粒径分布在6~10μm之间,BMP-2载药量为1.45×10-3%,包封率为61.9%,制备的BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架孔径为100~200μm,孔隙率为75.8%,抗压强度为6.8 MPa,8周降解率为19.9%.7天时,FGF-2和BMP-2的累计释放率分别为77.1%和44.2%;14天时,FGF-2和BMP-2的累计释放率分别为84.9%和61.5%.大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)的成骨诱导实验证明复合支架中释放的BMP-2和FGF-2能够持续有效地刺激BMSCs的增殖和分化,具有良好的生物活性.BMP-2-PLLAms/FGF-2-nHA/PLGA复合支架有效实现了FGF-2和BMP-2的次第释放,且能够显著地促进BMSCs的成骨分化.

低温快速成型亲水改性复合人工骨支架的性能测定

背景:低温快速成型技术具有支架成型可控性、保持材料生物学活性和易于实现支架材料的三维多孔立体结构等优势,被迅速用于骨组织工程支架的制备。目的:采用低温快速成型制备聚乙二醇改性聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石复合支架,并检测其性能。方法:采用低温快速成型设备分别制备聚乙二醇改性聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石与聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石复合支架,通过电镜观察支架超微结构,以介质(乙醇)浸泡法测定支架孔隙率,采用电子试验机检测支架力学性能;将两种支架材料分别与大鼠成骨细胞共培养,培养12 h采用沉淀法检测细胞黏附率,培养1,3,5,7,9,12 d采用CCK-8法检测细胞增殖。结果与结论:两组支架孔径均在理想范围内并具有较高孔隙率,但聚乙二醇改性聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石支架的孔径波动范围大,孔径均值较聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石支架小且部分有闭塞现象。聚乙二醇改性聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石支架的细胞黏附率及表面细胞增殖活性高于聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石支架(P<0.05),力学性能低于聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石支架(P<0.05)。表明聚乙二醇改性聚乳酸-乙醇酸/纳米羟基磷灰石复合支架具有良好的细胞相容性。

PLGA/PCL/nHA生物支架复合兔BMSCs体外培养的实验研究

目的:研究新型复合支架聚乳酸-聚乙醇酸/聚己内酯/纳米羟基磷灰石(PLGA/PCL/nHA)的生物相容性,探讨其作为细胞培养材料和骨组织工程支架的可行性。方法:将兔骨髓基质细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)接种于PLGA/PCL/nHA复合支架上,体外共同培养后,MTT法检测BMSCs增殖活性,电镜下观察PLGA/PCL/nHA复合支架材料表面和孔隙内细胞附着情况。结果:BMSCs在PLGA/PCL/nHA复合支架材料上生长良好。PLGA/PCL/nHA材料表面和孔隙内均有细胞附着,细胞已伸展成梭形或多角形,伸出伪足黏附于材料上。结论:新型PLGA/PCL/nHA复合支架材料生物相容性好,是一种良好的组织工程支架材料,可作为种子细胞的载体应用于骨组织工程中。

兔骨髓细胞与PLGA/HA多孔支架和人同种骨植入材料(异体骨)相容性的对比研究

目的探讨新型多孔聚乳酸乙醇酸(polylac-ficglycolic acid,PLGA)/羟基磷灰石(hydroxyap-atite,HA)的复合支架材料(即PLGA/HA)相容性。方法兔骨髓基质细胞(即BMSCs)用贴壁法行体外矿化诱导培养、扩增后,分别与实验A组(含10%HA的PLGA/HA和实验B组(即异体骨)行体外复合培养,定性和定量法检测材料表面BMSCs的黏附能力和增殖活力以证实复合体成骨活性,并对检测结果进行比较。结果两组均可见兔BMSCs生长,并在支架材料表面形成钙结节,两组细胞黏附和增殖能力无明显差异。结论兔BMSCs与PLGA/HA支架材料和的异体骨具有相似的体外相容性,PLGA/HA可以作为异体骨替代材料。

复合人工骨材料Nano-HA/PLGA的研究进展

近年来,组织工程学作为一门独立的学科发展迅速,为临床骨科肿瘤和创伤缺损的治疗带来新的前景。组织工程通过接种在支架材料上的种子细胞和细胞外基质共同作用,在体内形成具有临床功能的、能够发挥类似自体组织生理功能的组织。支架是组织工程最重要的组成部分之一[1],

本期专题：骨形态发生蛋白及载体与骨组织工程

1 纳米羟基磷灰石复合骨形态发生蛋白2与骨髓基质干细胞的体外培养-见2012年16卷12期2129—3132页。 2 用于组织工程骨的磁性聚乳酸乙醇酸共聚物一骨形态发生蛋白2微球的合成及检测见2012年16卷16期2927—2930页。 3负载骨形态发生蛋白新型骨填充材料应用于椎体成形见2012年16卷25期4571—4575页。

VEGF促进BMSCS结合PLGA/HA支架治疗兔桡骨缺损的实验研究

目的探讨血管内皮生长因子(VEGF)促进骨髓基质干细胞(BMSCs)结合聚乳酸乙醇酸羟基磷灰石(PLGA/HA)支架治疗兔桡骨大段骨缺损的效果。方法选取健康3月龄新西兰大白兔48只,雌雄不限,体重2~2.5kg,制备双侧桡骨1.5cm缺损模型。制备PLGA/HA复合多孔支架,常规培养和传代新西兰大白兔BMSCs,采用仙台病毒(Se V)将VEGF基因导入BMSCs,转染后的BMSCs作为种子细胞与支架材料复合。采用随机数表法分为VEGF基因转染BMSCs组(A组)、无VEGF基因转染组(B组)、单纯支架组(C组)和空白对照组(D组),每组12只。分别于植入兔体内1周、4周和8周取材,X线片比较四组大兔骨痂生长和骨连接情况,Micro CT扫描比较缺损部位新骨形成数量、结构及材料降解情况,免疫组化染色比较血管断面数目、新生骨组织面积和残存材料面积比。结果四组组织矿含量(TMC)和骨小梁连接密度(Conn.D.)均随时间延长而增加,且各时间点A组高于B组,C组次之,D组最小,差异均有统计学意义(均P<0.05)。说明A组材料降解明显快于B组,C组次之,D组最慢。各组血管断面数和新生骨组织面积比均随时间延长而增多,且各时间点A组高于B组,C组次之,D组最少,差异均有统计学意义(均P<0.05)。各组残存材料面积百分比随时间延长而减少,且各时间点A组小于B组,C组次之,D组最大,差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论 VEGF可进一步促进BMSCs结合PLGA/HA支架修复兔桡骨大段骨缺损,促进新生骨形成和血管新生。

新型生物活性复合材料RGD-PLGA/HA体外细胞相容性的实验研究

目的研究新型多孔多肽聚乳酸乙醇酸/羟基磷灰石(RGD-PLGA/HA)支架材料的体外细胞相容性。方法采用贴壁法对兔骨髓基质细胞(BMSCs)进行体外矿化诱导培养,扩增后与实验A组(RGD-PLGA/HA)、实验B组(PLGA/HA)分别进行体外复合培养,并通过定性及定量法检测BMSCs在材料表面的黏附能力、增殖活力,验证细胞材料复合体的成骨活性。结果兔BMSCs在每组材料的表面均能生长,经体外诱导后在支架材料的表面形成钙结节,实验A组细胞的黏附及增殖能力均强于实验B组。结论兔BMSCs与新型多孔RGD-PLGA/HA支架材料有良好的相容性。