硼硅酸盐生物活性玻璃的矿化及机理初探

目的探讨硼硅酸盐生物活性玻璃体外矿化成类骨层状结构的机理。方法模拟体内环境,将硅酸盐玻璃(0B)、硼硅酸盐玻璃(2B)和硼酸盐玻璃(3B)浸泡于SBF溶液和含有明胶的SBF溶液中1周;随后采用质量损失分析、SEM、EDS、XRD及FTIR等测试方法对多种生物活性玻璃的矿化产物进行系统分析与比较;采用固体核磁NMR对生物玻璃进行玻璃结构分析。结果浸泡1周后,SEM观察到硼硅酸盐玻璃(2B)和不含硅的硼酸盐玻璃(3B)表面产生层状矿化产物,而硅酸盐玻璃(0B)表面只有一层矿化产物层;XRD和FTIR结果显示3种玻璃的表面产物均为含有部分羟基磷灰石的钙磷化合物;固体核磁波谱(11B)测试结果表明硼硅酸盐玻璃(2B)和不含硅的硼酸盐玻璃(3B)都存在大量[BO_(3)]平面三角体。最后,当硼硅酸盐玻璃(2B)浸泡在含有明胶的SBF溶液后,其矿化产物仍能维持层状结构;通过EDS分析可知形成明胶有机层和含羟基磷灰石的无机层相互堆积的特殊层状结构。结论2B和3B玻璃内部存在大量[BO_(3)]平面三角体所构造的二维平面结构。矿化过程中,不溶性反应物沉积在二维平面结构上,从而使矿化产物呈现层状结构。在浸泡液中添加一定量的明胶后,其可以有效地与硼硅酸盐玻璃的层状矿化结构相互匹配结合,最终堆叠形成有机相层与无机层相互交错的特殊结构。

新型生物活性玻璃对乳牙根尖周炎常见细菌抗菌效果评价

目的:研究不同浓度新型生物活性玻璃(bioactive glass,BG)对乳牙根尖周炎常见细菌的抗菌效果。方法 :采用纸片扩散法检测并观察新型BG处理粪肠球菌、牙龈卟啉单胞菌和具核梭杆菌后形成的抑菌环直径(mm),同时测定粪肠球菌、牙龈卟啉单胞菌和具核梭杆菌的最小抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC)、最小杀菌浓度(minimal bactericidal concentration,MBC)和最小菌斑清除浓度(minimal biofilm eradication concentration,MBEC),20、40、60、80 mg/mL新型BG处理3种菌的混合菌斑24 h,于激光共聚焦显微镜(confocal laser scanning microscopy,CLSM)下摄片观察新型BG对混合菌斑的抑菌效果。采用GraphPad Prism 10.0软件对数据进行统计学分析。结果:新型BG对乳牙根尖周炎常见细菌显示出很强的抗菌潜力;新型BG对菌斑的MBEC显著大于对粪肠球菌、牙龈卟啉单胞菌和具核梭杆菌的MIC和MBC。随着新型BG浓度加大,混合菌斑死菌数量显著增加,与空白对照组有显著差异(P<0.05)。结论:新型BG对乳牙根尖周炎常见细菌粪肠球菌、牙龈卟啉单胞菌和具核梭杆菌具有显著抗菌功效。

生物活性玻璃:调整制备工艺和掺入元素来实现不同的应用形式和功能

背景:生物活性玻璃是一种多功能人工复合材料,可与组织亲和后缓释活性离子并表现一定的生物活性,其多样性源于制备工艺和组分的多变性,使其能够应用于不同的临床场景。目的:综述目前生物活性玻璃的主要应用形式、应用领域以及掺杂不同元素对其功能的影响。方法:以“生物活性玻璃,缓释离子,骨组织工程,复合支架,组织再生修复,生物医学工程”为检索词在中国知网及万方医学网检索;以“Bioactive glass,Slow-release Ions,Bone Tissue Engineering,Composite Scaffold,Tissue Regeneration and Repair,Biomedical Engineering”为检索词在PubMed和Web of Science数据库检索自2000-2023年收录的相关文献,最终纳入88篇文献进行综述。结果与结论:①在应用形式方面,生物活性玻璃可以根据不同临床场景的需要制作成包括涂层、颗粒、骨水泥及支架等形式,其中涂层能提高植入物生物活性,但易因降解导致植入物不稳定;颗粒适用于不规则骨缺损的修复,但传统方式制备的颗粒功能单一;骨水泥具备微创及可注射的优点,但不适用大尺寸骨缺损;支架具备优异的机械性能,常用于较大尺寸骨缺损,但韧性有限。②在应用领域方面,生物活性玻璃可用于包括口腔科、骨科、软组织工程以及癌症等多种组织再生修复和疾病治疗领域。③在元素掺杂方面,特定元素掺入生物活性玻璃后,不仅能提升其机械性能,还赋予了它特殊生物学功能,如生物活性、可降解性和抗菌性等。④生物活性玻璃作为一种多功能材料,可通过调整制备工艺和元素掺入来实现不同的应用形式和功能,满足不同的骨组织工程等临床需求,广泛应用于生物医学工程领域。

不同含量B_(2)O_(3)对生物活性玻璃支架力学性能与生物活性的影响

背景:生物活性玻璃骨修复材料具有骨结合能力、骨诱导能力及骨传导特性,但目前生物活性玻璃的性能尚不符合临床应用要求,添加硼元素有望改善生物活性玻璃的性能。目的:研究不同含量B_(2)O_(3)替代SiO_(2)对生物活性玻璃力学性能及生物活性的影响。方法:以含磷氮氧生物活性玻璃(成分为:SiO_(2)-CaO-ZnO-Na2O-Si3N4-P2O5)为基础,以B_(2)O_(3)部分替代其中的SiO_(2),采用高温熔融法烧制含B_(2)O_(3)质量分数分别为0%(A组),5%(B组),10%(C组),15%(D组)的基础玻璃(基础玻璃中SiO_(2)与B_(2)O_(3)的质量分数总和为41%),采用有机泡沫浸渍法制作多孔生物活性玻璃支架,利用万能力学试验机单轴压缩和三点弯曲法测试力学性能;将4组支架浸泡于模拟体液中,检测支架的降解性能,利用扫描电镜观察浸泡前后支架的形貌变化,以及X射线衍射分析浸泡前后的支架物相组成。结果与结论:①随着B_(2)O_(3)质量分数的增加,多孔生物活性玻璃支架的抗压强度与抗弯强度升高,4组支架的抗压强度与抗弯强度比较差异有显著性意义(P≤0.05);②浸泡于模拟体液中后,随着时间的延长,多孔生物活性玻璃支架逐渐降解;相同浸泡时间点下,随着B_(2)O_(3)质量分数的增加,支架的降解速率加快,4组支架的抗压强度与抗弯强度比较差异有显著性意义(P≤0.05);③浸泡于模拟体液后的扫描电镜显示,A、B组浸泡1 d后表面沉积大量的颗粒状物质,3 d后表面的颗粒状物质相互融合形成薄膜样沉积,7 d后表面的薄膜即相互融合成片,基本覆盖整个试件表面;C组浸泡1 d后表面形成薄膜样物质沉积,3 d后表面的薄膜即相互融合成片,基本覆盖整个试件表面;D组浸泡1 d后可见基本覆盖整个试件表面的片状物质;④浸泡于模拟体液中1 d后的X射线衍射分析显示,4组支架表面的沉积物为结晶态的羟基磷灰石;⑤B_(2)O_(3)替代部分SiO_(2)会增强多孔生物活性玻璃支架的力学性能、降解性能及体外矿化活性。

生物活性玻璃在骨及软组织修复的研究进展

生物活性玻璃(bioactive glass,BG)因其相容性、生物活性和形成结晶羟基磷灰石层的能力而被用作骨及软组织修复材料的候选。本文介绍了BG离子释放机制,探讨了硼硅酸盐生物活性玻璃(borosilicate bioactive glass, BBG)在骨和软组织修复中的应用,并就BBG在骨水泥、支架、水凝胶和纤维研究应用中的潜力及所面临的临床转化挑战展开综述。

掺锶介孔生物活性玻璃负载双膦酸盐改善去卵巢小鼠骨流失

背景:双膦酸盐通过抑制破骨细胞活性延缓骨质疏松进展,然而双膦酸盐严重的并发症如下颌骨坏死、非典型性股骨骨折等严重限制了其临床应用,需要寻求有效的替代疗法改善现有的临床困局。目的:制备掺锶介孔生物活性玻璃负载双膦酸盐(BPS@Sr-MBG),分析其抗骨质疏松活性。方法:采用溶胶-凝胶法制备掺锶介孔生物活性玻璃,然后加入阿仑膦酸盐饱和溶液中制备BPS@Sr-MBG。①细胞实验:将小鼠骨髓巨噬细胞接种于96孔板内,加入含巨噬细胞集落刺激因子、核因子κB受体活化子配体的ɑ-MEM完全培养基进行破骨细胞诱导分化实验,同时分3组培养,空白组加入PBS,对照组加入双膦酸盐,实验组加入BPS@Sr-MBG。培养5 d后,F-肌动蛋白环染色观察破骨细胞分化情况。②动物实验:将24只雌性C57/BL小鼠随机分为4组,每组6只。除假手术组外,切除去卵巢组、BPS组、BPS@Sr-MBG组小鼠双侧卵巢构建骨质疏松模型,造模1周后,BPS组、BPS@Sr-MBG组小鼠分别腹腔注射双膦酸盐溶液、BPS@Sr-MBG溶液,假手术组、去卵巢组小鼠腹腔注射PBS,1次/周。连续注射8周后,取小鼠股骨进行Micro-CT扫描及苏木精-伊红染色分析。结果与结论:①细胞实验:F-肌动蛋白环染色显示,与空白组比较,对照组破骨细胞面积占比与破骨细胞数量均减少(P<0.01);与对照组比较,实验组破骨细胞面积占比与破骨细胞数量均减少(P<0.01)。②动物实验:股骨Micro-CT扫描结果显示,与假手术组比较,去卵巢组小鼠骨密度、骨小梁骨体积分数、骨小梁厚度、骨小梁数目均降低(P<0.05,P<0.01),骨小梁间距、结构模型指数升高(P<0.01);与去卵巢组比较,BPS组、BPS@Sr-MBG组小鼠上述骨参数均得到明显改善(P<0.01),其中以BPS@Sr-MBG组各指标改善更明显。股骨苏木精-伊红染色进一步证实了Micro-CT扫描结果。③结果表明:BPS@Sr-MBG可通过抗破骨效应与促骨形成发挥抗骨质疏松活性。

TiO_(2)掺杂含硼生物活性玻璃骨支架的制备与性能研究

采用熔融法制备了不同TiO_(2)掺杂量的含硼45S5生物活性玻璃,其中,TiO_(2)掺杂量分别为0 wt.%、2 wt.%、4 wt.%、6 wt.%、8 wt.%。将制备的玻璃研磨成粉末,与光敏树脂、光引发剂等均匀混合为浆料,先后采用光固化3D打印技术和高温脱脂烧结技术制备出三维多孔骨支架。采用X射线衍射仪(XRD)和万能试验机对支架进行测试分析,并使用扫描电子显微镜(SEM)对在模拟体液(SBF)中浸泡前后的支架进行显微观察,研究了不同TiO_(2)掺杂量对支架力学性能和生物性能的影响。结果表明,掺入的锐钛型TiO_(2)在高温下转变为金红石型,具有稳定结构,有效提升了支架的力学性能。当TiO_(2)掺杂量为4wt.%时,支架的抗压强度达到(12.56±1.06)MPa,符合骨组织工程骨小梁的强度要求,并且支架具有良好的生物活性。

丝素蛋白/生物活性玻璃复合纤维膜的制备及性能表征

背景:在构建具有生物功能的引导骨再生膜时,单一材料因功能不足而无法满足临床上的需要,因此将多种材料复合已成为目前组织修复工程的一种趋势。目的:通过静电纺丝技术制备丝素蛋白/生物活性玻璃复合纤维膜,表征其理化性能和体外生物相容性。方法:将0.8 g丝素蛋白溶解于10 mL六氟异丙醇中制备静电纺丝溶液,利用静电纺丝技术制备丝素蛋白纳米纤维膜(记为SF纤维膜);将0.1,0.3,0.5,0.8 g的生物活性玻璃分别加入静电纺丝溶液中,利用静电纺丝技术制备丝素蛋白/生物活性玻璃复合纤维膜(依次记为SF/1BG、SF/3BG、SF/5BG、SF/8BG纤维膜)。表征5组纤维膜的理化性能及生物相容性。结果与结论:①扫描电镜下可见5组纤维表面光滑、连续且均匀,无串珠样结构,丝纤维之间无明显粘连,均表现出随机排布的无序多孔结构,添加生物活性玻璃后纤维膜的纤维直径减小。傅里叶红外光谱与X射线衍射检测显示,纤维膜中丝素蛋白与生物活性玻璃的化学结构稳定。SF、SF/1BG、SF/3BG、SF/5BG、SF/8BG纤维膜表面的水接触角分别为105.02°,72.58°,78.13°,79.35°,72.50°。②将骨髓间充质干细胞分别接种于5组纤维膜上,CCK-8检测显示相较于SF、SF/8BG纤维膜,SF/1BG、SF/3BG、SF/5BG纤维膜可促进骨髓间充质干细胞的增殖;活/死细胞染色显示5组纤维膜表面的细胞活力较好,其中SF/5BG纤维膜表面的细胞数量更多、分布更均匀;罗丹明-鬼笔环肽染色与扫描电镜观察显示相较于SF纤维膜,SF/5BG纤维膜更有利于骨髓间充质干细胞的黏附。将骨髓间充质干细胞分别接种于5组纤维膜上进行成骨诱导分化,SF/3BG、SF/5BG组碱性磷酸酶活性高于其他3组(P<0.05,P<0.01,P<0.001);茜素红染色显示,添加生物活性玻璃后纤维膜的钙结节形成增加,并且以SF/5BG组钙结节形成最多。③结果表明,丝素蛋白/生物活性玻璃复合纤维膜具有良好的生物安全性和生物相容性。

B、Zn元素掺杂力学增强型45S5生物活性玻璃支架

对45S5生物活性玻璃多孔支架进行B、Zn元素的掺杂,B元素有效降低了熔融法制备生物活性玻璃的熔融温度,减轻了高温对45S5玻璃生物活性的损害,SEM观察到掺B后支架显微结构变得更加致密,抗压测试结果显示掺B的玻璃支架抗压强度是纯45S5玻璃支架的2~3倍,可达9.68 MPa,表明了B对支架的力学性能亦有明显的提升作用。然而,掺入B元素会降低45S5玻璃支架的体外生物活性,过量的B掺杂还会导致支架被烧毁。在确定B元素的相对最佳掺杂浓度后,向玻璃支架中继续掺入Zn元素,能够提升支架的烧结稳定性,支架的抗压强度可继续增强,最优可达14.52 MPa,能与人体松质骨性能相匹配。同时,在SBF模拟体液中浸泡7天后支架的扫描电镜图展示了Zn元素的掺入,使得45S5玻璃支架的体外生物活性显著提升。总之,对45S5生物玻璃多孔支架进行B、Zn元素共掺,制备出了一种具有良好生物活性的力学增强型骨修复材料,具有一定骨组织工程运用价值。

氧化铈纳米粒子锚定介孔生物活性玻璃复合粉体材料的制备与抗氧化性能表征

氧化铈纳米颗粒(CNPs)因其Ce3+/Ce4+的可逆转换反应,能有效应对氧化应激,在生物医药领域展现出应用潜力。为抵御骨修复过程中氧化应激损害,本文通过水热法成功制备了平均粒径3~5 nm、单分散的CNPs,并利用酮缩硫醇(thioketals, TK)将其牢固地锚定在介孔生物活性玻璃(MBG)粉体材料表面,获得具有抗氧化应激性能的CNPs@MBG复合粉体材料。使用H2O2溶液来模拟活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)环境,对CNPs@MBG复合粉体的抗氧化特性进行了探讨。实验结果显示,CNPs@MBG复合粉体展现出优良的H2O2分解性能,有效降低了ROS水平,避免了氧化应激。随着CNPs锚定含量的增加,抗氧化效果更为显著。

纳米生物活性玻璃在牙体硬组织再矿化作用中的研究进展

纳米生物活性玻璃作为一种生物活性材料,有利于牙体硬组织骨性结合,在其再矿化作用中起重要作用。研究发现纳米生物活性玻璃对牙体硬组织的再矿化效果优于传统的氟制剂。本文对纳米生物活性玻璃的结构及再矿化机制、在牙体硬组织各部分再矿化作用的研究进展进行综述,以期为再矿化研究带来新思路,为今后的相关研究提供依据。

渗透树脂联合生物活性玻璃对早期脱矿牙釉质表面显微硬度及再矿化的影响

目的探究渗透树脂联合生物活性玻璃对早期脱矿牙釉质表面显微硬度及对再矿化的影响。方法选取2021年6月至2022年4月本院收治的80例正畸治疗患者,共取120颗牙齿,随机数字表法分为空白对照组(A组)、渗透树脂组(B组)、渗透树脂联合氟化钠组(C组)及渗透树脂联合生物活性玻璃组(D组),每组30颗。比较处理前、脱矿后、再矿化处理后及再脱矿处理后牙釉质表面粗糙度及牙釉质显微硬度、脱矿24 h、48 h和72 h后钙容量测定及所有区域内荧光量面积(A)、总荧光量(IAF)、平均荧光密度(AF)。结果再矿化和再脱矿处理后组间比较粗糙度值为A组(4.73±0.70μm)>B组(2.87±0.05μm)>C组(1.52±0.09μm)>D组(0.25±0.03μm)](P<0.05);再矿化和再脱矿处理后组间比较牙釉质表面硬度(HV)值为A组(24.74±4.28)<B组(140.15±10.97)<C组(169.44±14.38)<D组(97.68±16.11)(P<0.05);再脱矿24 h、48 h和72 h后的钙溶出总量D组<C组<B组<A组(P<0.05);A组、B组、C组的A和TF显著低于D组(P<0.05),各组间的AF值比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论渗透树脂联合生物活性玻璃可提高早期脱矿牙釉质表面显微硬度,且脱矿效果及抗脱矿能力效果良好,具有临床推广应用价值。

新型生物活性玻璃促进人工牙本质龋再矿化的作用

目的:研究以植酸为前驱体合成的生物活性玻璃(phytic acid derived bioactive CaO-P_(2)O_(5)-SiO_(2)gel-glasses,PSC)和含氟生物活性玻璃(fluoride-containing bioactive glasses,FBG)这两种新型生物活性玻璃(bioactive glass,BG)对人工牙本质龋再矿化的作用,为促进牙本质龋再矿化寻找更有效的方法。方法:(1)PSC是以植酸为磷前驱体、采用溶胶凝胶法制备,其化学组成为10.8%P_(2)O_(5)-54.2%SiO_(2)-35.0%CaO(摩尔百分比);FBG采用熔融法制备,化学组成为6.1%P_(2)O_(5)-37.0%SiO_(2)-53.9%CaO-3.0%CaF_(2)(摩尔百分比);传统生物活性玻璃45S5采用熔融法制备,化学组成为6.0%P_(2)O_(5)-45.0%SiO_(2)-24.5%CaO-24.5%Na2O(摩尔百分比)。(2)将三种BG浸泡在模拟体液中24 h,使用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析BG表面羟基磷灰石形成情况。(3)制备厚度为1 mm的牙本质片,用17%(质量分数)的乙二胺四乙酸溶液(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)浸泡1周,制备脱矿牙本质样本;使用PSC、FBG处理脱矿牙本质片后在模拟体液中浸泡1周,使用扫描电镜观察和检测样本表面矿物质的形成情况。(4)制备厚度为2 mm的牙本质片,每个样本上制备4个深度为1 mm的窝洞,使用乳酸溶液脱矿2周,制备人工牙本质龋样本。使用蜡块、无机三氧化物聚合体(mineral trioxide aggregate,MTA)、PSC和FBG充填四个窝洞,分别作为空白对照组、MTA组、PSC组和FBG组,随后浸泡在模拟体液中,分别于充填前、充填后2和4周使用显微CT对样本进行扫描,分析人工牙本质龋样本的再矿化情况。结果:(1)扫描电镜和XRD结果显示,PSC和FBG促进脱矿牙本质再矿化的效果均优于45S5,尤以PSC组效果更佳。(2)显微CT结果显示,PSC组2周时人工牙本质龋脱矿层矿物质密度的增加量为(185.98±55.66)mg/cm^(3),4周时增加量为(213.64±36.01)mg/cm^(3),均与空白对照组[(20.38±7.55)mg/cm^(3),P=0.006;(36.46±10.79)mg/cm^(3),P=0.001]差异有统计学意义;PSC组增加量较MTA组[(57.29±10.09)mg/cm^(3);(111.02±22.06)mg/cm^(3)]更高,且差异均有统计学意义(P=0.015;P=0.006)。对于人工牙本质龋再矿化深度,PSC组2周时为(40.0±16.9)μm,4周时达到(54.5±17.8)μm,与空白对照组相比均差异具有统计学意义(P=0.010;P=0.001);MTA组与空白对照组相比差异无统计学意义。FBG组矿物质沉积的量和深度均优于MTA组,但不及PSC组。结论:新型生物活性玻璃PSC在促进人工牙本质龋脱矿层再矿化的速度、质量和深度上较MTA具有优势,有望成为促进龋坏组织再矿化的理想材料。

渗透树脂联合生物活性玻璃与单独应用渗透树脂、渗透树脂或氟化物对牙釉质脱矿的修复效果及其稳定性的对比研究

目的:探讨渗透树脂联合生物活性玻璃与单独应用渗透树脂、渗透树脂或氟化物对牙釉质脱矿的修复效果及其稳定性。方法:将本院2019年1月~2021年9月收治的84例牙釉质脱矿患者,按照简单随机数字表法分为浸于人工唾液组、渗透树脂组、渗透树脂联合氟化物组、渗透树脂联合生物活性玻璃组,各21例。评估四组牙釉质表面粗糙度、前后表面显微硬度、修复效果、稳定性。结果:各组升高幅度ΔSMH1比较,浸于人工唾液组<渗透树脂组<渗透树脂联合氟化物组<渗透树脂联合生物活性玻璃组,除SMH0、SMH1比较差异无统计学意义外,其在SMH2和△SMH1各组差异均具有统计学意义,且渗透树脂联合生物活性玻璃组的修复性、稳定性优于其他三组(P<0.05)。结论:渗透树脂联合生物活性玻璃与单独应用渗透树脂、渗透树脂或氟化物相比,可明显改善牙釉质修复效果,稳定性高,预后恢复快,值得在临床推广。

含氯生物活性玻璃支架的制备及性能研究

目的:研究CaCl_(2)取代CaO对多孔生物活性玻璃(Bioactive glasses,BG)支架的力学性能及生物活性的影响。方法:以含磷玻璃(SiO_(2)-ZnO-CaO-Na_(2)O-P_(2)O_(5)-Si_(3)N_(4))为基础,用不同含量(4 wt%、8 wt%、12 wt%)的CaCl_(2)取代上述CaO,选用熔融法制取基础玻璃,而后以聚氨酯(Polyurethane,PU)海绵为模板,选用有机泡沫浸渍工艺制取含氯的BG支架,测定抗弯强度(Bending strength,BS)、抗压强度(Compressive strength,CS)、降解性能、矿化活性。结果:用CaCl_(2)取代CaO后,C(不含CaCl_(2))、C1(含4 wt%CaCl_(2))、C2(含8 wt%CaCl_(2))、C3(含12 wt%CaCl_(2))四组的CS与BS均逐渐下降,经统计学分析差别有统计学意义(P<0.05),两两比较,结果为六个对比组间均有差异(均P<0.05);C、C1、C2、C3四组在模拟体液浸泡24 h后的失重比递增,经统计学分析差别有统计学意义(P<0.05),两两比较,结果为六个对比组间均有差异(均P<0.05);扫描电镜图片和XRD分析的结果显示,在模拟体液浸泡24 h后,C、C1、C2、C3四组均有矿化活性,且逐渐递增。结论:CaCl_(2)会降低多孔BG支架的力学性能,其质量百分比应控制在12 wt%以下为宜,此外,其还可提高多孔BG支架的生物活性。

生物活性玻璃研究现状

生物活性玻璃是一类重要的生物材料,自发现45S5生物活性玻璃以来,研究者对此展开了大量研究。本文综述了近年来生物活性玻璃的发展现状和制备工艺,重点描述了它在骨修复、伤口愈合等领域的具体应用,讨论了生物活性玻璃研究发展中存在的缺点和不足,并对其发展前景进行了展望。

钛合金人工关节柄烧结复合生物活性玻璃陶瓷涂层的研究

采用两步涂烧法在钛合金表面制备出防组织液渗透 ,结合强度高 ,生物相容性好的复合生物活性陶瓷涂层 。

人骨形态发生蛋白2基因转染的骨髓基质细胞复合生物活性玻璃陶瓷修复颅骨缺损

背景:目前已有将体外培养的骨髓基质细胞与支架复合修复骨缺损的临床报道。但是由于该类复合材料中缺乏骨生长因子作用,在原位的成骨作用并不十分理想。目的:探讨携带人骨形态发生蛋白2基因的骨髓基质细胞复合生物活性玻璃陶瓷材料在修复兔颅骨缺损中的原位成骨作用。设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2005-02/2008-11在辽宁医学院解剖学实验室完成。材料:生物活性玻璃陶瓷由中国科学院四川成都光电研究所提供,转人骨形态发生蛋白2和转pcDNA3载体的骨髓间充质干细胞由辽宁医学院解剖学教研室骨组织工程研究所保存。方法:制备兔双侧颅骨骨缺损模型,将基因转染的骨髓基质细胞与生物活性玻璃陶瓷复合培养物植入骨缺损区,术后第4,8,12周对植骨区进行大体观察、X射线摄片、组织切片、组织化学检测。主要观察指标:①复苏后的转染人骨形态发生蛋白2的骨髓基质细胞的生长特性。②从大体、X射线结果和组织学等方面观察复合材料在原位修复骨缺损的作用。结果:转染的骨髓基质细胞在细胞形态及增殖特性方面与未转染的细胞无明显差异。扫描电镜显示基因转染的骨髓基质细胞在生物活性玻璃陶瓷表面呈星形紧密排列,长入生物活性玻璃陶瓷孔隙中。复合材料植入免颅骨缺损后,X射线观察术后第4周骨缺损外周骨质与复合材料之间大部分被高密度阴影充填,术后第12周骨缺损外周骨质与复合材料之间完全被高密度阴影充填;光镜观察术后第8周骨小梁大部分相连成片,术后第12周骨小梁粗大,骨髓再生。结论:基因转染的骨髓基质细胞复合生物活性玻璃陶瓷材料基本符合骨组织工程学的要求,在骨缺损区原位具有良好的成骨作用。

溶胶-凝胶生物活性玻璃/胶原复合多孔支架的力学性能研究

目的研究溶胶-凝胶生物活性玻璃/胶原组织工程支架的力学性能及降解性能,为胶原基复合支架的进一步应用,提供理论基础。方法以纳米溶胶-凝胶生物活性玻璃为添加相,利用冷冻干燥法制备了4种溶胶-凝胶生物活性玻璃/胶原基复合多孔组织工程支架。结果(1)溶液中胶原纤维的聚集状态,制备出具有直径约为400～600nm的粗胶原纤维束支架材料,这种粗胶原纤维束对改善胶原基组织工程支架的力学强度和减慢其降解速度具有重要作用,其中胶原与生物活性玻璃质量比为40∶60时,具有最高的抗压强度(1.5469±0.0995)MPa。(2)利用FTIR和Raman等技术综合分析研究了溶胶-凝胶生物活性玻璃对胶原蛋白的二级结构的影响,当复合材料中胶原含量小于20%时,胶原蛋白二级结构破坏严重。结论当胶原与生物活性玻璃质量比为40∶60时,所制备的复合支架具有最好的抗压性能和降解性能,为进一步应用提供了研究基础。

生物活性玻璃NovaMin诱导脱矿牙本质再矿化

目的:探讨生物活性玻璃NovaMin诱导脱矿牙本质再矿化效果,并定性研究再矿化层的理化性质。方法:制备厚度为1 mm冠部牙本质片,用乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid,EDTA)浸泡48 h,制备完全脱矿牙本质样本,并平均分为人工唾液组和NovaMin组。每天用人工唾液和生物活性玻璃NovaMin分别处理牙本质片表面2 min,每天2次,间隔8 h,然后将样本浸泡在37℃人工唾液中恒温保存。7 d后用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、能谱分析仪(energy dispersive X-ray,EDX)、傅里叶变换衰减全反射红外光谱(attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy,ATR-FTIR)和X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)观察和检测牙本质表面矿化物的形成及其理化性质。结果:SEM结果显示:NovaMin组的完全脱矿牙本质表面形成了矿化晶体层,完全封闭了暴露的牙本质小管,经EDX,ATR-FTIR和XRD分析发现这一矿化层主要组分为钙和磷,且结构类似于牙本质磷灰石。而人工唾液组牙本质表面并没有再矿化层的形成,牙本质小管仍然开放。结论:NovaMin能促进完全脱矿的牙本质表面再矿化,形成类似牙本质羟基磷灰石的晶体结构。