明胶海绵/β-磷酸三钙复合物联合不同剂量碱性成纤维细胞生长因子诱导骨再生的评价

背景:目前,常用的提高组织再生率的方法是将生长因子与支架材料相结合,因此基因增强的骨组织工程方法越来越受到重视。目的:评价明胶海绵/β-磷酸三钙复合物联合不同剂量碱性成纤维细胞生长因子的骨再生效果。方法:取40只雄性SD大鼠,制备颅骨缺损模型,随机分4组干预,于骨缺损处分别植入单纯明胶海绵/β-磷酸三钙复合物、载10,100,200ng碱性成纤维细胞生长因子的明胶海绵/β-磷酸三钙复合物。植入后8周取植骨材料及其下的颅骨,通过大体和组织学观察分析成骨情况。结果与结论:各组明胶海绵/β-磷酸三钙复合物被大量的纤维结缔组织包裹,纤维结缔组织中可见大量的新生血管及淋巴细胞,在β-磷酸三钙颗粒周围可见巨噬细胞,β-磷酸三钙颗粒未见明显吸收,β-磷酸三钙与颅骨间有新骨形成,新骨骨小梁之间有较多活跃的骨细胞,编织骨结构紊乱,编织骨下方为成熟的板层骨,是未破坏的原有颅骨;载100ng碱性成纤维细胞生长因子的明胶海绵/β-磷酸三钙复合物组新骨形成量最多,单纯明胶海绵/β-磷酸三钙复合物组新骨形成量最少。结果表明,碱性成纤维细胞生长因子联合明胶海绵/β-磷酸三钙复合物可促进骨缺损中的骨再生,其中以100 ng碱性成纤维细胞生长因子促进骨再生效果最好。

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。

电纺聚-L-乳酸/β-磷酸三钙复合物纳米纤维膜

利用静电纺丝法制备了生物可吸收聚-L-乳酸(PLLA)/β-磷酸三钙(β-TCP)复合物纳米纤维膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)等手段研究了复合物纳米纤维膜的结构和形态,详细探讨电纺工艺条件对制备PLLA/β-TCP复合物纳米纤维的形态影响.通过拉伸力学测试、噻唑蓝比色法(MTT)对复合物纳米纤维膜的力学性能和体外细胞相容性作了进一步研究.结果表明,PLLA/β-TCP复合物纳米纤维的几何结构与电纺条件有关,随着聚合物溶液浓度增加、溶液流速增大,纤维直径有不同程度的增大;复合物纳米纤维膜的拉伸强度和杨氏模量随β-TCP的含量增加而下降;复合物纳米纤维膜对L-929细胞系无细胞毒性,显示良好的细胞相容性.

犬骨髓基质细胞和β-磷酸三钙复合物的体外构建

目的:研究犬骨髓基质细胞(bonemarrow stromalcells,BMSCs)在体外骨诱导环境下和支架材料β-磷酸三钙(β-TCP)复合的可能性和生物材料的性能。方法:抽取犬骨髓3ml,在DMEM成骨条件培养液条件下贴壁法进行体外培养,将培养的第3代细胞接种于预制的3mm3大小的β-TCP上进行体外骨诱导条件下培养,于培养第4h、第2d、第5d取细胞材料复合体进行扫描电镜检查。结果:扫描电镜观察:材料呈多孔三维立体网状结构,平均孔径约450μm,孔内连接径约100μm。细胞接种在材料上4h后可见附着;2d后,细胞呈多角形向外伸展;5d后,细胞和材料表面紧密贴附,细胞充分伸展,分泌基质。结论:β-TCP具有良好的多孔三维立体结构和生物相容性,利于BMSCs的附着和生长,可作为骨组织工程支架材料复合种子细胞进行体内成骨研究。

介孔二氧化硅、β-磷酸三钙、明胶复合支架载异烟肼的体外释药观察

目的:观察载异烟肼于介孔二氧化硅(mesoporous silica nanoparticles,MSN)、β-磷酸三钙(β-tricalcium phosphates,β-TCP)、明胶(gelatin)复合支架的体外释放特征。方法:通过高效液相色谱法对MSN/β-TCP/gelatin、MSN/β-TCP、β-TCP体外异烟肼加载及释放的比较。结果:体外药物实验中MSN/β-TCP载药量比β-TCP大,药物缓释较好,涂布gelatin后缓释更加明显。结论:MSN/β-TCP/gelatin复合支架具有载药量大及药物缓释特性。

壳聚糖-明胶/β-磷酸三钙复合体作为组织工程软骨支架材料的实验研究

目的了解壳聚糖(CS)-明胶(Gel)/β-磷酸三钙(β-TCP)复合体支架超微结构、机械性能及生物相容性,探讨其作为组织工程软骨支架材料的可行性。方法采用二次冻干技术制备CS-Gel/β-TCP复合体支架,扫描电镜观察超微形态,材料万能测试机测定压缩强度和压缩模量;将CS-Gel/β-TCP复合体支架植入兔皮下,观察体内降解情况及生物相容性。结果混合溶液固含量、β-TCP添加量、预冻温度对复合体支架的孔隙结构具有决定性作用。β-TCP的引入能显著增强CS-Gel聚合体支架的机械性,随着β-TCP添加量的增多,复合体支架的压缩强度、模量都有较大程度提高;随着预冻温度的降低,材料的机械性能亦随之降低。在植入早期可观察到一过性炎性反应,随着植入时间延长,支架逐渐降解,12周时基本降解吸收。结论 CS-Gel/β-TCP复合体支架具有良好的超微结构、机械性能和生物相容性,是一种较好的构建组织工程软骨的支架材料。

明胶/掺锶β-磷酸三钙/硫酸钙复合多孔支架的制备与性能

以掺锶β-磷酸三钙/硫酸钙为原料,利用搅拌喷雾干燥法制备出掺锶β-磷酸三钙/硫酸钙复合小球,再将明胶与制备的复合小球复合,制备出明胶/掺锶β-磷酸三钙/硫酸钙复合生物支架。通过X射线衍射仪、扫描电镜、红外光谱仪等分析了复合多孔支架的成分、形貌以及结构特征,并研究了复合生物支架的降解性、孔隙率、力学性能和细胞毒性等。结果表明:该复合多孔生物支架具有不规则的孔洞结构,孔径在0.5~1mm之间,且平均孔隙率达到(63±1.77)%,基本能满足骨组织工程支架对孔隙率的要求;复合多孔支架具有良好的抗压强度,其平均抗压强度在(6.3±0.05)MPa左右;该复合多孔支架无细胞毒性,具有较好的降解速率,因此该支架在骨组织修复方面具有良好的应用前景。

水凝胶与陶瓷化骨及β-磷酸三钙复合对骨髓基质细胞成骨能力的影响

目的 :观察水凝胶 (hydrogel ,HG)分别与陶瓷化骨 (ceramicbovinebone ,CBB)、β 磷酸三钙 (β tricalciumphosphate ,β TCP)复合成的复合材料对骨髓基质细胞 (MSCs)的生长、分化的影响 ,寻找更适合骨组织工程的复合物支架材料。方法 :将诱导的骨髓基质细胞接种于CBB HG、β TCP HG上 ,另外MSCs分别接种于单纯的CBB、β TCP上作为对照 ,进行体外培养。 5、10d取材 ,细胞计数观察贴附及增殖情况 ,扫描电镜观察细胞形态以及与材料的贴附情况 ,检测碱性磷酸酶的活性以及免疫组织化学方法检测Ⅰ型胶原的分泌情况。结果 :骨髓基质细胞与各组材料均能形成良好贴附 ,两种复合材料上贴附的细胞数量明显高于对照组 ,CBB HG、β TCP HG两组间细胞的碱性磷酸酶的活性以及Ⅰ型胶原的分泌量无明显差别 ,但显著高于对照组。结论 :CBB HG、β TCP HG均能促进骨髓基质细胞分化及基质分泌 。

明胶溶液中沉淀法制备纯相β-磷酸三钙(英文)

本文以明胶、硝酸钙Ca(NO3)2和磷酸氢二铵(NH4)2HPO4为前驱体,初始Ca/P为1.5,制备了纯相的β-磷酸三钙.红外谱图和X射线晶体衍射结果表明,溶液中直接沉淀得到的产物为缺钙磷灰石,该产物在明胶浓度≥0.22%(质量分数)时热转化为纯相的β-磷酸三钙.通过晶体尺寸计算和比表面积测定,缺钙磷灰石的晶体大小随着明胶用量的增加而变小.透射电镜结果显示溶液中直接沉淀的缺钙磷灰石呈针状形貌,经过高温煅烧后,针状的缺钙磷灰石将相互融合形成葡萄状的β-磷酸三钙.差热/热重结果表明,明胶与生成的缺钙磷灰石形成了化学键合,这将有助于吸附较多的水分子,随后水分子与缺钙磷灰石发生化学反应生成羟基磷灰石,羟基磷灰石继续与沉淀中的偏磷酸钙反应生成β-磷酸三钙.本文还研究了明胶对纯相β-磷酸三钙的生成机理.

电纺β-磷酸三钙/明胶引导组织再生膜的制备及研究

目的:制备一种β-磷酸三钙(β-TCP)与明胶(Gel)杂化的纳米纤维引导组织再生膜,并对其生物相容性进行研究,为新型牙周组织再生材料的研制提供理论依据.方法:采用静电纺丝技术制备β-磷酸三钙与明胶的杂化纤维膜.通过扫描电子显微镜(SEM)和力学拉伸实验对杂化纤维膜进行表征,通过MTT实验及细胞与材料共培养对其生物相容性进行评价.结果:杂化纤维膜交联前、后其纤维的平均直径分别为200～300nm和400～500nm,在交联之后其拉伸断裂应力从(1.08±0.24)MPa提高到(6.47±0.85)MPa.杂化纤维膜在细胞毒性上与阳性对照间有统计学差异(P<0.01),与阴性对照无统计学差异,并且人成骨样细胞(MG-63)可以成功的贴附生长在该材料上.结论:β-磷酸三钙/明胶纳米纤维引导组织再生膜可以成功地用电纺丝法制备出来,且其生物相容性较好,表明该材料可以用于组织工程学的研究,是一个具有很好应用前景的牙周组织工程再生材料.

明胶-羟基磷灰石-磷酸三钙支架对hDPSCs的成骨刺激作用

目的:探讨明胶-羟基磷灰石-磷酸三钙支架(明胶-HA-TCP支架)对人牙髓干细胞(human dental pulp stem cells,hDPSCs)的成骨刺激作用。方法:通过溶剂浇铸/粒子沥滤法制备明胶支架及明胶-HA-TCP支架,利用场发射扫描电镜观察支架微观特征,立式电子万能试验机检测支架应力强度(stress intensity,SS)及弹性模量(E),制备成骨培养基,根据介质分为对照组(单纯成骨培养基)、实验1组(明胶支架提取物+成骨培养基)和实验2组(明胶-HA-TCP支架+成骨培养基),采用CCK8法评估支架对hDPSCs增殖的影响,测定碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性并进行ALP染色,通过茜素红染色和反转录-聚合酶链反(RT-PCR)应检测hDPSCs中成骨因子的表达。采用SPSS 20.0软件包对数据进行统计学分析。结果:与明胶支架相比,明胶-HA-TCP支架SS显著提高,E显著降低(P<0.05);CD146和CD105在hDPSCs呈阳性表达,CD34和CD45在hDPSCs呈阴性表达;实验1组3、5和7 d细胞数量显著多于对照组,实验2组1、3、5和7 d细胞数量显著多于对照组(P<0.05);实验2组4、7和12 d ALP活性显著大于对照组及实验1组(P<0.05);与对照组相比,实验1组有少量红色视野,钙化沉淀量较少且分布不均匀,实验2组大部分视野呈红色,钙化沉淀量较多且分布均匀;实验1组与实验2组第4天Runt相关转录因子2(runt related transcription factor 2,Runx2)mRNA表达水平显著高于对照组(P<0.05);实验2组第7天成骨相关转录因子(osterix,OSX)mRNA表达水平显著高于对照组(P<0.05);实验2组第4天骨涎蛋白(bone sialoprotein,BSP)mRNA表达水平显著高于对照组和实验1组(P<0.05)。结论:明胶-HA-TCP支架的微观表征与天然骨结构相似,具有良好的抗压性,不易变形,对hDPSCs增殖和分化具有促进作用,并具有显著的骨诱导性,可作为骨组织工程新型复合材料。

硅酸钙、β-磷酸三钙和羟基磷灰石三相陶瓷复合物与骨细胞活性的体外鉴定(英文)

由于羟基磷灰石陶瓷与骨无机质的化学成份相似,所以10年来研究者对羟基磷灰石陶瓷在骨修复替换中的应用进行了深入的研究。羟基磷灰石因其高生物相容性和骨传导性已被广泛的应用,但羟基磷灰石的再吸收能力差。文章对由硅酸钙、β-磷酸三钙和羟基磷灰石组成的三相陶瓷复合物进行了研究。在三相陶瓷复合物环境下,采用不同比率硅酸钙、β-磷酸三钙和羟基磷灰石对骨髓夹源间充质干细胞进行体外研究。细胞在加入和没有加入成骨细胞的情况下培养28d。采用碱性磷酸酶活性、碱性磷酸酶基因码转录和骨唾液蛋白Ⅱ表达评估成骨分化水平。成骨细胞和破骨细胞在陶瓷复合80%羟基磷灰石材料上完成预实验。将鼠颅盖骨成骨细胞与人单核细胞共同培养以分析其向破骨细胞分化的可能性。结果显示人骨髓间充质干细胞在陶瓷复合物材料上表现出快速黏附和高度增殖率,在所有实验材料上,成骨诱导的骨髓间充质干细胞碱性磷酸酶活性增加,碱性磷酸酶基因码转录和骨唾液酸蛋白Ⅱ的表达在3种材料上同样增加。扫描电镜和聚焦激光扫描显微镜结果证明在陶瓷复合80%羟基磷灰石材料上的人单核细胞向破骨样细胞分化。结果提示制备的三相陶瓷复合材料支持人骨髓间充质干细胞的黏附、增殖和成骨分化,以及人单核细胞与成骨细胞联合培养条件下破骨细胞形成。

比较电纺β-磷酸三钙/明胶引导组织再生膜与聚乳酸、聚丙交酯/乙交酯膜的生物相容性

背景:以往有很多学者通过发泡法将β-磷酸三钙与明胶复合得到引导组织再生材料,但将其采用静电纺丝技术制成纤维膜的报道很少。目的:制备新型引导组织再生膜,并比较其与聚乳酸,聚丙交酯/乙交酯膜的细胞毒性。方法:采用静电纺丝法制备β-磷酸三钙/明胶引导组织再生膜,通过扫描电子显微镜对纤维膜表面进行观察。通过MTT实验对电纺β-磷酸三钙/明胶膜与聚乳酸,聚丙交酯/乙交酯膜的细胞毒性进行对比。结果与结论:新型电纺β-磷酸三钙/明胶膜为多孔状,β-磷酸三钙颗粒呈结节状附着在明胶纤维表面,纤维直径平均为400～500nm,分布比较集中,大多在200～500nm之间。与聚乳酸,聚丙交酯/乙交酯膜及阴性对照之间细胞毒性差异无显著性意义(P>0.05)。说明新型电纺β-磷酸三钙/明胶引导组织再生膜细胞毒性较低,基本符合生物材料安全性的要求,有望成为新型的引导组织再生膜材料之一。

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。

多孔钙磷陶瓷表面浸涂制备明胶/HA复合涂层

目的采用有机泡沫浸渍法制备β-磷酸三钙(β-TCP)多孔生物陶瓷,以明胶/羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)复合浆料对其进行表面浸涂处理。本研究旨在保证高孔隙率的前提下提高多孔支架的综合性能。方法利用X-射线衍射仪对β-TCP多孔生物陶瓷进行相组成分析,并研究多孔支架涂覆前后的孔隙率和孔隙特征的变化以及不同明胶/HA比例对支架性能的影响。结果β-TCP多孔生物陶瓷烧结后的主要成分为(Ca,Mg)3(PO4)2和β-Ca2P2O7。涂覆前后多孔支架的孔隙率并没有发生明显改变,但涂覆处理后表面粗糙度明显增大,涂层与支架具有良好的结合界面,涂层中有大量的微孔存在。结论涂覆处理在β-TCP多孔生物陶瓷支架孔隙率基本不变的情况下,成功地在其表面制备出明胶/HA复合涂层,随之形成的粗糙表面形貌,将有利于细胞的早期粘附。

经表面修饰的β-TCP对BMSCs细胞增殖及分化作用的研究

目的研究三种材料,材料一:-磷酸三钙支架(-TCP);材料二:明胶/低结晶度羟基磷灰石涂层--磷酸三钙支架(gel/lc-HA--TCP);材料三:明胶/高结晶度羟基磷灰石涂层--磷酸三钙(gel/hc-HA--TCP)。三种材料的细胞毒性及兔骨髓基质细胞(BMSCs)与材料共培养增殖的情况。方法取兔股骨骨髓腔细胞,进行贴壁培养BMSCs。在成骨诱导液中诱导BMSCs。将诱导后的BMSCs与三种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材料的BMSCs细胞毒性及BMSCs细胞在材料表面的增殖和分化能力。结果光镜及电镜下观察各组无显著差异。细胞毒性在0-1级。与细胞共培养,-TCP组在第7、9天与阴性对照组差异有统计学意义。ALP检测,-TCP组在第7、9天与阴性对照组差异有统计学意义(P<0.05),gel/lc-HA--TCP在第9天与阴性对照组差异有统计学意义(P<0.05)。结论新型明胶/高结晶度羟基磷灰石涂层--磷酸三钙支架和明胶/低结晶度羟基磷灰石涂层--磷酸三钙支架与BMSCs生物相容性好,适合作为支架材料负载BMSCs构建组织工程骨。