经碱处理的等离子喷涂钛涂层的成骨性能研究

用碱处理方法对等离子喷涂的钛涂层进行了表面改性.涂层的骨结合能力通过植入到狗股骨中进行探查.涂层与骨组织之间的结合强度用推出实验进行测量.获得的结果表明改性的涂层不但能直接与骨组织结合,还促进了骨组织的长入.植入一个月后,改性的涂层展示了较好的成骨性能,取得了较高的结合强度.对碱处理改善钛涂层成骨性能的机理作了进一步的分析.这主要是由于碱处理后涂层表面的微观结构以及化学组成的改变所引起的.

犬骨髓基质细胞和β-磷酸三钙复合物在裸鼠体内的成骨性能

目的:观察犬骨髓基质细胞(bone marrow stromalcells,BMSCs)和支架材料β-磷酸三钙(β-TCP)复合物植入裸鼠体内的成骨情况。方法:首先在体外构建BMSCs和β-TCP的复合物,大小3mm3左右。实验分为3组:裸鼠体内植入单纯β-TCP,植入未经体外培养的BMSCs和β-TCP复合体,植入体外培养5d的BMSCs和β-TCP复合体。植入后1周、1个月和3个月取出标本,进行大体观察、X线片观察、灰度测定、组织学观察及成骨图像分析。结果:植入后3个月,BMSCs+β-TCP体外培养组X线片密度最高,DigiDensX线片灰度值3组分别为:0.605>0.555>0.473(P<0.01)。HE染色显示:1个月后,BMSCs+β-TCP体外培养组见新骨和血管形成;3个月后,BMSCs+β-TCP体外培养组新骨形成明显,并有大量血管生成,BMSCs+β-TCP体外未培养组少量成骨,单纯β-TCP组未见明显成骨。成骨图像分析3组成骨密度均数分别为:23.99%、8.36%、1.23%(P<0.05)。结论:BMSCs+β-TCP复合物植入裸鼠体内4周出现新骨形成,3个月时,骨形成明显并有血管化生成。

纳米针状表面改性的仿生多孔钛植入体及体外成骨性能（英文）

通过冷冻铸造和热氧化法制备一种新型兼具抗菌功能和良好骨整合性能的纳米针状表面改性仿生多孔钛植入体。分析和表征仿生多孔钛植入体的孔隙形貌和尺寸、力学性能和体外成骨性能。结果表明:当控制冷冻铸造工艺中浆料中钛粉体积比为10%时,多孔试样的孔隙度为(58.32±1.08)%、孔径为(126.17±18.64)μm、压缩强度为(58.51±20.38)MPa、弹性模量为(1.70±0.52)GPa。在1200°C烧结1 h,多孔试样的孔隙度为(58.24±1.50)%、孔径为(124.16±13.64)μm、压缩强度为(54.77±27.55)MPa、弹性模量为(1.63±0.30)GPa。通过热氧化方法在多孔钛植入体试样的孔隙表面制备出均匀分布的纳米针状结构。通过对工艺的优化,制备出具有良好孔隙形貌和尺寸,同时具备良好力学性能和体外成骨性能的纳米针状表面改性仿生多孔钛植入体,具有重要的临床应用前景。

可注射性硫酸钙在兔椎体松质骨中成骨性能的研究

目的 观察可注射性硫酸钙在兔椎体松质骨中的成骨降解性能.方法 18只成年新西兰兔随机分为A、B两组,每组9只.其中A组向兔椎体松质骨注入硫酸钙骨水泥（calcium sulfate cement,CSC）;B组作为空白对照组不植入材料.在不同时间点（2,6和12周）采用大体观察、X片影像学、组织学等方法观察和评估CSC植入后在椎体松质骨内的成骨和降解情况.结果 术后兔进食,活动正常,标本周围软组织无炎症反应.CSC在植入2周见少量新生骨,6周植入物部分吸收,见大量新生骨,12周植入物全部吸收,并有编织骨形成,成骨量明显高于对照组（P＜0.05）.结论 可注射性硫酸钙有良好的生物相容性,植入椎体后成骨作用明显,新生骨与植入材料的吸收降解同步,是一种良好的骨移植材料.

生物医用钛涂层结构调控与成骨性能研究

在骨植入体表面构建类骨多级结构是改善植入体早期骨整合和长期稳定性的有效手段。本文采用模板辅助等离子喷涂法制备了具贯通大孔结构的图案化钛涂层,其孔隙率超过30%,弹性模量较钛合金显著降低(更接近自然骨),前成骨细胞(MC3T3-E1)在涂层表面的粘附和增殖亦明显改善。对钛涂层的进一步表面纳米化处理可刺激细胞的成骨分化行为,其ALP、OC、OPN、COLI等相关基因表达显著提高。加入ROCK阻滞剂后,细胞的成骨基因表达明显降低,表明纳米表面调控细胞成骨分化行为与细胞骨架张力增大相关。

丝素蛋白-羟基磷灰石类骨质复合生物材料的成骨性能

目的探讨丝素蛋白-羟基磷灰石类骨质复合生物材料的体外成骨性能。方法将成骨样细胞株MG-63接种于材料表面并进行体外培养。在不同的时间点,分别检测碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性、细胞基质钙离子浓度以及骨钙素(osteocalcin,OC)的含量,以此来从不同层次多个角度评价材料的体外成骨性能。结果丝素蛋白-羟基磷灰石(silk fibroin-hydroxyapatite,SF-HA)组细胞的ALP活性、细胞基质钙离子浓度以及OC的含量均明显高于羟基磷灰石(HA)组。结论丝素蛋白-羟基磷灰石在细胞成骨的各个阶段均具有良好的体外成骨活性,具有一定的临床应用前景。

以大蓟髓芯为模板制备复合孔生物活性玻璃及其体外成骨性能

以天然植物大蓟髓芯为大孔模板,以嵌段共聚物为介孔软模板,制备了孔径为60～100μm、孔壁为介孔相的高度有序多级复合孔生物活性玻璃.用扫描电子显微镜(SEM)、粉末X射线衍射仪(XRD)、高分辨率透射电镜(HRTEM)及N2吸附-脱附等测试手段对合成的样品进行了表征.结果表明,合成的材料精确地复制了植物模板的形貌,同时具有较高的比表面积和较大的孔容.通过体外模拟生理体液测试表明,这种复合孔生物活性玻璃可诱导羟基磷灰石晶体在其表面形成,具有良好的体外成骨性能,因而在骨组织修复方面具有潜在应用前景.

丝素蛋白/壳聚糖/羟基磷灰石膜具有好的生物相容性及促成骨性能

目的探索丝素蛋白(SF)/壳聚糖(CS)/羟基磷灰石(nHA)生物膜的生物相容性及促成骨性能。方法以冷沉淀法制备2组复合膜,将SF/CS/nHA膜作为实验组,SF/CS膜作为对照组,并以载玻片作为空白组;将MG-63细胞接种于以上3组,计算细胞的黏附率及增殖率,并通过分析MG-63分泌的碱性磷酸酶活性来研究复合膜的促成骨性能。结果 MG-63细胞在培养的第1、4、7小时,实验组的细胞黏附率吸光值为0.316±0.007、0.460±0.007和0.519±0.006,均高于对照组及空白组(P<0.05);MG-63细胞在培养的第1、3、5天,实验组的细胞增殖率吸光值为0.342±0.009、0.612±0.013和0.676±0.009,实验组在第3天的增殖情况高于对照组(P<0.05);MG-63细胞在培养的第7、14、21天,实验组的细胞碱性磷酸酶吸光值为0.814±0.006、1.046±0.071和1.222±0.012,均高于对照组及空白组(P<0.05)。结论 SF/CS/nHA具有良好的生物相容性及具有一定的骨引导性,能够诱导成骨细胞的粘附,增殖及促进其成骨。

硅酸盐基-Cu/Mg生物活性陶瓷促进成骨细胞的成骨性能

背景:硅酸盐生物陶瓷作为组织工程骨支架时促成骨能力不足。研究发现铜、镁等人体所必需微量元素对成骨细胞和成血管细胞具有明显的诱导、刺激作用。目的:探讨掺杂铜、镁元素的多元硅酸盐生物活性陶瓷对成骨细胞增殖和成骨性能的影响。方法:将铜、镁加入硅酸盐生物活性陶瓷中,采用溶胶-凝胶法制备掺铜硅酸盐生物陶瓷、掺镁硅酸盐生物陶瓷与掺铜镁硅酸盐生物活性陶瓷(陶瓷中铜、镁的摩尔百分比均为5%),分别记为CS-5Cu、CS-5Mg、CS-5Cu/5Mg,以硅酸盐生物活性陶瓷为对照(记为CS),利用X射线衍射、傅里叶红外光谱对样本进行表征,检测生物陶瓷表面析晶情况。将成骨细胞分别与4组陶瓷共培养24 h,分析成骨细胞的增殖指数、碱性磷酸酶分泌量、骨桥蛋白和骨钙素基因表达及黏着斑和肌动蛋白表达。结果与结论:①陶瓷矿化结晶能力大小顺序为:CS-5Cu>CS>CS-5Cu/5Mg>CS-5Mg;②成骨细胞增殖指数的大小顺序为:CS-5Cu/5Mg>CS-5Cu≈CS-5Mg>CS;③碱性磷酸酶分泌量的大小顺序为:CS-5Cu/5Mg>CS-5Cu≈CS-5Mg>CS;④骨桥蛋白和骨钙素基因表达的高低顺序为:CS-5Cu/5Mg>CS-5Cu≈CS-5Mg>CS;⑤黏着斑和肌动蛋白表达多少的顺序为:CS-5Cu/5Mg>CS-5Cu≈CS-5Mg>CS;⑥结果表明,掺铜或掺镁硅酸盐生物活性陶瓷可促进成骨细胞的增殖、成骨相关基因表达及其黏附与铺展,且同时掺入两种离子硅酸盐生物活性陶瓷的促进效果最明显。

香豆素类衍生物蛇床子素对人牙周膜和颌骨骨髓间充质干细胞膜片成骨性能的影响（英）

细胞膜片工程是一种无支架的过渡性方法，可在临床前和临床试验中改善由间充质干细胞介导的外伤或病理性损伤牙周组织的再生。然而，细胞膜片生产的最佳策略还有待确定。本研究是探讨蛇床子素（一种香豆素类衍生物，从中药中提取得到）对人牙周膜干细胞（PDLSCs）及颌骨骨髓间充质干细胞（JBMMSCs）的细胞膜片形成和成骨性能的生物学影响。

掺钴羟基磷灰石的制备及体外成骨诱导性能研究

为优化羟基磷灰石(HAp)在治疗骨缺损时的诱导成骨能力,采用化学沉淀法制备一系列不同Co/Ca摩尔比的掺钴羟基磷灰石(Co-HAp),表征其形貌和结构,并研究其体外成骨诱导能力。结果表明,合成的Co-HAp具有典型的磷灰石结构。Co/Ca摩尔比为0.1%时,Co-HAp的结晶度最低。当Co/Ca摩尔比为0.1%,浸提液浓度为12.5μg/mL时,Co-HAp促BMSCs增殖能力最佳,具有良好的细胞相容性。该浓度下的Co-HAp可使BMSCs的ALP活性增强,钙结节增多,表现出较好的体外成骨诱导能力。该研究可为骨缺损修复领域探索更丰富的修复材料提供理论依据。

仿生氟掺杂羟基磷灰石涂层的结构分析和成骨分化性能

为了探究镁合金表面仿生氟掺杂羟基磷灰石(FHA)涂层的成骨性能,应用微波液相法在AZ31B镁合金表面分别制备了仿生FHA涂层和羟基磷灰石(HA)涂层,使用XRD,SEM,EDS,TEM,光学轮廓仪分析了涂层的拓扑结构和化学组成,并以小鼠骨髓间充质干细胞为培养对象,应用CCK-8法和RT-PCR法测试了涂层的细胞活力和成骨分化性能。结果表明,FHA涂层由六棱柱型纳米针自下而上构建,形成一种可模仿骨吸收面的仿生微/纳拓扑结构;FHA涂层能够抑制镁合金的早期降解进而维持正常细胞活力,并增强成骨分化性能。

兼具显影与成骨功能多聚磷酸锶在磷酸钙骨水泥中的应用

背景:课题组前期研究发现,添加硫酸钡可以提高磷酸钙骨水泥的力学性能与显影性能,但伴随磷酸钙降解残存的显影剂难以降解,在植入部位产生的占位效应及破骨效应影响骨修复进程,因此需要开发一种可生物降解的新型显影材料。目的:探讨生物活性可降解材料多聚磷酸锶的显影能力及其对磷酸钙骨水泥理化性能与成骨效应的影响。方法:①分别制备磷酸钙骨水泥(CPC)、淀粉改性磷酸钙骨水泥(CPS)与含多聚磷酸锶(占骨水泥粉末的质量分数为20%)淀粉改性磷酸钙骨水泥(20%SrPP-CPN),表征3组骨水泥的理化性能。②将3组骨水泥浸提液分别与大鼠骨髓间充质干细胞共培养,检测细胞增殖、能量代谢与成骨分化能力。③在24只SD大鼠颅顶部两侧各制作直径5 mm的骨缺损,随机分为对照组(不进行任何干预)、CPC组、CPS组与20%SrPP-CPN组进行干预,每组6只。干预4,12周后取材进行相关检测。结果与结论:①与其他两组骨水泥比较,20%SrPP-CPN的显影能力增强、抗压强度与降解速率升高、固化时间延长,并且20%SrPP-CPN在降解过程中可稳定释放Sr^(2+)。②CCK-8实验显示20%SrPP-CPN不影响骨髓间充质干细胞的增殖;细胞饥饿实验(无血清培养)显示相较于其他两组骨水泥,20%SrPP-CPN可促进骨髓间充质干细胞的增殖;相较于其他两组骨水泥,20%SrPP-CPN可提升骨髓间充质干细胞内ATP浓度。碱性磷酸酶与茜素红染色显示,相较于其他两组骨水泥,20%SrPP-CPN可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化。③在大鼠颅骨缺损实验中,Micro-CT扫描、组织学(苏木精-伊红、Masson染色)观察显示相较于CPC组、CPS组,20%SrPP-CPN组骨水泥降解明显,并且大量新生骨组织分散于降解的骨水泥中;免疫组化染色显示相较于CPC组、CPS组,20%SrPP-CPN组缺损处Runx2蛋白表达升高(P<0.01)。④结果表明,20%SrPP-CPN具有良好的显影性能与促成骨性能。

黄连素-柚皮苷双重载药复合微球的制备及其抗菌-成骨性能评估研究

目的研制一种可同时释放抗菌药物黄连素(berberine,BBR)与促成骨药物柚皮苷(naringin,NG)的载药复合微球,以期用于治疗感染性骨缺损。方法将NG负载于介孔生物玻璃微球(mesoporous bioactive glasses,MBG)获得载药微球(NG-MBG),随后使用聚多巴胺(polydopamine,PDA)对微球进行包裹,以及使用BBR对包裹的PDA涂层进行修饰,获得双重载药复合微球(NG-MBG@PDA-BBR)。取上述制备复合微球,利用扫描电镜、X射线衍射、比表面积及孔容分析仪、傅里叶红外光谱仪进行理化性能表征;测量NG、BBR载药率以及释放量;与金黄色葡萄球菌、大肠杆菌共培养12 h后对菌落计数并计算抑菌率,观察其抗菌性能;与大鼠BMSCs共培养,24、72 h后通过活/死细胞荧光染色与细胞计数试剂盒8法评估生物相容性,7、14 d后分别行ALP染色与茜素红染色评估其成骨性能。结果成功构建NG-MBG@PDA-BBR和3种对照微球(MBG、MBG@PDA及NG-MBG@PDA)。扫描电镜观察示,NG-MBG@PDA-BBR呈粗糙片层结构,而MBG微球表面光滑,MBG@PDA和NG-MBG@PDA呈包裹团聚结构;比表面积分析显示MBG存在介孔结构,具备载药潜力;小角度X线衍射示NG成功负载于MBG;而X射线衍射图谱对比示各组微球均呈现非晶态;傅里叶红外光谱示NG-MBG@PDA-BBR中存在NG和BBR特征峰。且NG-MBG@PDA-BBR具有良好药物缓释能力,NG和BBR均呈现早期突释与后期缓释表现。NG-MBG@PDA-BBR能抑制金黄色葡萄球菌及大肠杆菌生长,抗菌能力高于MBG、MBG@PDA及NG-MBG@PDA(P<0.05);4种微球生物相容性在72 h时差异有统计学意义(P<0.05)。ALP和茜素红染色示NG-MBG@PDA-BBR的ALP阳性面积和钙结节数量高于MBG、NGMBG(P<0.05),与NG-MBG@PDA差异无统计学意义(P>0.05)。结论NG-MBG@PDA-BBR对NG与BBR均具有缓释作用,提示其具有理想成骨与抗菌双重性能。

组织工程化大段人工骨的成骨性能及修复机制

目的探讨基于快速成型技术(RP)的组织工程化人工骨修复长骨干缺损的成骨性能、修复效果及可能的修复机制。方法采用自行开发的气压式熔融沉积快速成形(AJS)系统制造仿生人工骨三维支架负型,填充复合重组人类骨形态发生蛋白的磷酸钙骨水泥,形成RP人工骨。移植到家犬桡骨25mm骨膜骨缺损区,于术后第4、8、12和24周进行大体解剖观察、X线观察、苏木素伊红染色及改良丽春红三色法染色组织学观察、扫描电镜、X线能谱分析。结果术后第4周可见新生编织骨;第8周可见大量巢状软骨细胞团及骨岛;第12周新生骨组织呈数个连续过渡的条带样分布区;第24周植入物与自体骨呈皮质骨融合。随植入时间延长,植入体中钙/磷比值趋向于自体皮质骨。结论RP人工骨具备骨缺损修复过程中组织再生所需的微结构及相应的生物学行为。

3D打印矿化胶原基骨修复体降解及其生物学性能研究

本研究将仿生学方法制备的纳米晶矿化胶原(nHAC)与聚乳酸(PLA)复合制备原材料,用于熔融挤压堆积成型(FDM)法制备骨修复体。采用碱性磷酸酶(ALP)试剂盒检测细胞ALP活性,扫描电镜观察细胞与材料间的相互作用,并观察到细胞出现黏附增殖。在动物实验中,植入个性化的仿生骨修复体,结果显示复合骨修复体逐渐降解并被新长出的骨组织所取代。实验表明了3D打印的骨修复体及制备的nHAC/PLA复合线材降解性能好,具备良好的细胞黏附和细胞相容性且细胞毒性较小,并能促进成骨细胞的增殖,从而促进骨愈合。

定向微孔镁掺杂羟基磷灰石生物陶瓷降解及其生物学性能研究

多孔羟基磷灰石(Ca_(10)(PO_(4))_(6)(OH)_(2),HA)陶瓷有利于骨细胞的粘附、迁移和增殖分化,能促进骨骼生长和诱导早期新骨的形成,因此在骨缺损的修复领域具有较大的应用潜力.然而,生物学性能和力学性能的难以平衡限制了复合材料在骨组织工程中的应用.在保持多孔陶瓷力学性能的基础上,以提升生物活性为目标,通过HA陶瓷内部微孔结构的引入和材料成分的改变(Mg离子的掺杂)获得生物学性能优异的微孔Mg-HA人工骨材料.结果表明:微孔Mg-HA呈现出最快的降解速率,分别比致密Mg-HA和HA质量损失率提高了43.3%和364.41%.优异的成骨性能和降解性归功于微孔Mg-HA定向微通道的促进作用,制备的定向微孔Mg-HA在骨修复(特别是在承重骨缺损修复)领域显示出巨大的潜力.

镁、锌和锶离子掺杂硅酸钙涂层成骨行为比较研究

等离子体喷涂硅酸钙(Ca-Si)涂层中掺入Mg^(2+)、Zn^(2+)和Sr^(2+)能够显著降低生理环境下涂层降解速率并可改善涂层的生物性能。然而,涂层生物性能的提高机理并不明确,尤其是掺入离子的贡献仍缺少直接的证据。本文通过减小涂层表面物理特征差异以及Ca和Si离子释放的干扰,考察Mg^(2+)、Zn^(2+)和Sr^(2+)掺杂对硅酸钙基涂层(Ca_2MgSi_2O_7,Ca_2ZnSi_2O_7和Sr-CaSiO_3)促成骨能力的影响。通过优化工艺参数,获得具有相似粗糙度、结晶度和表面形貌的涂层样品。涂层样品在浸泡过程中释放的Ca和Si离子浓度接近。结果表明,MC3T3-E1细胞在Mg掺杂的涂层表面粘附与增殖最显著。Zn掺杂涂层表面能够显著促进成骨分化早期标记物(COL-I和ALP)基因表达。Sr掺杂涂层表面能够显著促进成骨分化晚期标记物(OPN和OC)基因表达并能诱导矿化骨节大量形成。Mg^(2+)、Zn^(2+)和Sr^(2+)在成骨不同阶段的调控作用能够为骨修复涂层材料设计提供一定的理论基础。

β-磷酸三钙煅烧骨修复兔股骨远端骨缺损

背景:自体骨兼具骨引导和骨诱导特性而成为修复骨缺损的金标准,但其来源有限,促使研究人员去寻找各类骨移植替代物。目的:观察β-磷酸三钙煅烧骨作为骨移植替代物修复兔股骨远端骨缺损的效果。方法:制备直径5mm,深12mm的兔股骨远端骨缺损模型,实验侧骨缺损部位植入β-磷酸三钙煅烧骨试件,对照侧仅制造骨缺损模型,不植入任何材料。观察实验动物手术切口局部情况,并制备病理切片,观察材料植入后的骨长入情况。结果与结论:骨缺损部位植入β-磷酸三钙煅烧骨试件后,实验动物的切口愈合良好,在术后4周可以观察到骨缺损周边开始形成新骨,并随着时间的延长新骨形成量逐渐增多,至术后12周时,材料中心部位也可见新骨长入,材料逐渐降解,而对照侧直至术后12周时骨缺损部位仍无新骨长入。结果显示β-磷酸三钙具备良好的成骨性能,是一种优良的骨移植替代物。

微弧氧化处理对医用金属生物活性的影响

背景:在众多金属植入物表面改性技术中,微弧氧化技术因操作方便、成本低且能有效调整表面涂层的微观结构和元素而得到广泛关注。目的:总结微弧氧化技术在不同材料表面制备氧化涂层的理化性能及生物活性的研究进展。方法:应用计算机检索PubMed和Web of Science数据库中有关于微弧氧化技术对医用金属生物活性影响的文献,英文检索词为“MAO、micro-arc oxidation、osseointegration、mechanical property、biological activity、angiogenesis、fibrogenesis”,检索时间范围是2016年1月至2022年12月。根据纳入与排除标准,最终纳入82篇文献进行综述。结果与结论:微弧氧化技术是一种极具潜力的表面改性技术,可以极大提高种植体植入的成功率,也可以广泛应用于其他领域,具体原因如下:①微弧氧化技术在材料表面形成特殊多孔形貌,可以优化其耐磨性、耐腐蚀性等机械性能,降低镁合金的降解速率;②微弧氧化技术可以通过在材料多孔形貌中掺入锶、羟基磷灰石和其他金属或非金属物质,辅助提高其成骨分化、血管生成、纤维生成等生物活性,改善钛和钛合金生物惰性的缺点。