新型微纳米生物活性玻璃的模板仿生合成

生物活性玻璃具有优良的生物活性和生物相容性,是一类重要的硬组织修复材料。本文对华南理工大学国家人体组织功能重建工程技术研究中心在微纳米生物活性玻璃方面的研究进行总结,重点包括微纳米生物活性玻璃粉体的制备、结构及性能调控、材料的生物矿化性能及其对细胞行为的影响研究。

微纳米生物活性玻璃的细胞基因激活性能研究

微纳米生物材料目前已成为生物医用材料领域一个研究热点和难点。大量研究表明具有微纳米结构特征的生物材料表现出了积极的生物学响应。生物活性玻璃(BG)具有较高的生物活性、生物相容性,是一类重要的骨修复材料。而微纳米生物活性玻璃(MNBG)因其具有特殊的形态结构和理化性能,引起众多研究者的关注。但是目前对MNBG的研究还主要集中在制备、表征以及其表面类骨羟基磷灰石矿物在SBF溶液中的形成活性等方面,关于MNBG的细胞相容性以及基因激活性能方面的研究还鲜有报道。通过溶胶-凝胶法结合模板仿生技术合成了具有特殊微纳米结构和形态的MNBG,并将其浸提液与MG-63细胞共培养,研究生物玻璃溶出物对细胞增殖,成骨相关基因和蛋白表达的影响,结果证明相比于传统的熔融法制备的生物玻璃(45S5)浸提液,MNBG浸提液能够明显促进细胞增殖,激活细胞成骨相关基因,上调相关蛋白的表达,为设计和制备具有基因介导作用的新型生物活性玻璃骨修复材料提供了理论依据。

溶胶凝胶微纳米生物活性玻璃对恒河猴牙槽骨缺损的修复作用

目的建立较大面积牙槽骨缺损植入溶胶凝胶微纳米生物活性玻璃材料修复的恒河猴动物模型,探讨微纳米生物活性玻璃对牙槽骨缺损的修复作用。方法选成年雌性恒河猴4只,拔除恒河猴双侧下颌尖牙和第一、第二前磨牙区牙齿,去除牙槽间隔和颊侧至牙槽窝根尖部全部牙槽嵴,仅保留舌侧骨皮质,修整拔牙区牙槽骨。右侧为实验组植入溶胶凝胶微纳米生物活性玻璃材料,左侧不植入任何材料作为对照组,两侧拔牙区植入材料后骨膜覆盖防止材料流失。分别于4、8、12、16周行大体及X线片观察,大体观察牙槽骨局部生长情况,X线片观察牙槽骨缺损部位新骨形成情况。结果实验组大体观和X线片观可见明显的骨修复,新生骨与正常骨密度基本一致,植入材料完全降解吸收。对照组未见明显骨修复。结论溶胶凝胶微纳米生物活性活性玻璃具有良好的生物活性、生物可降解性,能促进牙槽骨修复,可以作为一种新的牙槽骨大面积缺损的修复材料。

微纳米生物活性玻璃诱导牙本质再矿化研究

封闭牙本质小管能有效减轻牙齿过敏症。本研究以不同粒径的微纳米生物活性玻璃球(MNBGs)为分散质、海藻酸钠–磷酸盐缓冲溶液为分散液,制备了用于牙本质脱敏治疗的MNBGs糊剂(MNBGP)。在牙本质切片表面进行体外矿化并系统评价了糊剂与牙本质的结合性能,以及糊剂体外诱导牙本质再矿化、封闭牙本质小管的能力。研究结果表明,不同粒径MNBGs制备的糊剂均能与牙本质界面紧密结合,粒径较小的MNBGs在脱矿牙本质切片表面分布更加均匀。MNBGP在人工唾液(AS)中能较好地诱导牙本质再矿化形成磷灰石(HA)以堵塞封闭牙本质小管,脱矿牙本质切片表面形成的HA层随矿化时间延长而增厚,矿化28 d HA层的厚度可达到5~10μm。MNBGs的尺寸影响其诱导牙本质再矿化的效果,当颗粒大小与牙本质小管直径匹配时,MNBGs可以更好地封闭牙本质小管。因此, MNBGP具有良好的治疗牙本质过敏的应用前景。

微纳米生物活性玻璃的制备与应用

微纳米生物活性玻璃(MNBG)已被证明具有良好的生物活性,在骨、齿及皮肤创面修复及组织工程领域受到高度关注。在近些年的研究中,多种金属离子在MNBG的制备过程中被掺入材料的网络结构中,从而赋予MNBG各种理化及生物学功能特性。然而,MNBG的离子释放产物与人体细胞之间相互作用的确切机制尚不完全清楚,这促使国内外研究者对离子掺杂的MNBG进行了较深入的研究。本文综述了有关MNBG的制备方法和工艺流程及其溶解产物在骨、齿等硬组织修复,皮肤组织修复,癌症治疗及细胞成像等方面的应用。为进一步开发应用于生物医学领域的新型MNBG提供参考。

明胶基复合水凝胶中微纳米生物活性玻璃含量对其体外矿化及降解性能的影响

近年来,基于明胶和微纳米生物活性玻璃(MNBG)的复合水凝胶被广泛用于组织再生领域,然而MNBG对水凝胶矿化和降解性能的调控规律尚不明确。通过制备不同MNBG含量的明胶基复合水凝胶,探究了MNBG含量对复合水凝胶体外矿化及降解性能的影响。结果表明:复合水凝胶体系不影响MNBG的生物活性离子释放,而表层高含量MNBG团聚体形成负曲率接触界面则是复合水凝胶发生体外矿化的必要条件;此外,提高MNBG的含量和快速矿化形成羟基磷灰石层均能够有效降低明胶基复合水凝胶的降解速率。