仿生双相陶瓷生物活性骨应用于节段性骨缺损修复

背景:生物陶瓷具有理想的孔径及高的孔隙率、通孔率,能为骨修复细胞提供了理想的生理活动空间,可明显提高骨传导性。目的:探索仿生双相陶瓷生物活性骨在阶段性骨缺损修复中的骨传导性和骨诱导性。方法:将20只新西兰白兔随机等分为生物活性玻璃组和仿生双相陶瓷生物活性骨组,均构建动物桡骨损伤模型后,分别予以生物活性玻璃修复和仿生双相陶瓷生物活性骨修复。结果与结论:造模后4周仿生双相陶瓷生物活性骨组经扫描电镜观察已经形成较为致密的骨膜样组织;造模后8周,形成密集结合部,经观察基本不存在明显的裂隙;造模后12周,完全成骨分界已经模糊不清,呈现出自然的过渡情况,且结合部十分密集,存在数量较多的新生骨组织,骨小梁呈规则状态,且连接成片,且骨材料大部分已经降解,骨组缺损得到完全修复,密度与正常骨十分接近。造模后8周生物活性玻璃组经观察,结合部位存在明显裂隙;造模后12周观察,裂隙已出现连接,但较之仿生双相陶瓷生物活性骨组结合不够紧密,骨缺损得到初步修复,可见数量较少的新生骨组织,形成骨小梁,但无法连接或者贯通,未出现明显骨髓腔再通,可见少量连续性骨痂通过断端。表明仿生双相陶瓷生物活性骨修复节段性骨缺损具有良好的骨传导性、骨诱导性及生物相容性。

两种仿生双相陶瓷生物骨的异位成骨作用

目的:将复合胶原、骨形态发生蛋白后的双相陶瓷生物骨支架材料异位肌袋内植入,观察新骨形成能力。方法:实验于2004-10/2005-10在第四军医大学全军骨科研究所及青岛医学院中心实验室完成。选择成年健康日本大耳兔32只,随机数字表法分为生物活性骨组和生物骨组,每组16只。将双相陶瓷生物骨支架材料分别与胶原、骨形态发生蛋白复合,制得仿生双相陶瓷生物骨和仿生双相陶瓷生物活性骨,将两种材料分别植入生物活性骨组和生物骨组兔股部肌袋内,分别于术后第2,4,8,12周取材,进行植入材料的大体观察,组织切片分别做苏木精-伊红染色、Masson染色。结果:纳入兔32只,均进入结果分析。①大体观察:生物活性骨组和生物骨组术后2周时,材料表面均形成薄层结缔组织包膜,包膜内形成新生的血管网;术后4,6,8周时生物活性骨组包膜内血管网及白色骨样组织生成多于生物骨组。②两组兔骨组织染色观察:生物活性骨组术后2周苏木精-伊红染色可见材料表面及孔隙有大量纤维结缔组织,毛细血管丰富,未见骨形成;术后8周Masson染色可见散在分布的类骨质,散在的蓝色组织为新生骨;术后12周苏木精-伊红染色可见材料边缘可见膜内成骨结构,可见排列成行的成骨细胞,新生骨胶原纤维排列稍紊乱,骨细胞及骨陷窝明显。生物骨组术后12周Masson染色材料边缘可见有蓝色网状分布的胶原纤维,无骨形成。结论:两种材料肌袋植入后生物相容性好,仿生双相陶瓷生物活性骨具有异位成骨能力,仿生双相陶瓷生物骨无骨诱导作用。

基于快速成型技术制造生物骨方法的研究

快速成型制造技术以它自由生成固体形状的特点成为骨组织工程中的研究热点之一。本文综述和分析了快速成型技术中的几种主要的制造方法,重点讨论当前国内外热点研究的应用立体光造型(stereo-lithography,SL)、选择性激光烧结(selectivelasersintering,SLS)、熔化沉积制造(fusiondepositionmodeling,FDM)和三维印制(three-dimensionalplotting/printing,3DP)等快速成型方法制造生物仿生骨的情况,并且归纳国内外最新的研究方向和成果。

两种仿生双相陶瓷生物骨修复节段性骨缺损

背景:国外已有将天然牛骨用理化方法处理后制得的天然生物骨衍生产品问世,尚未见用猪椎骨制备的报道。既往实验证实了以猪椎骨为原料制得仿生双相陶瓷生物活性骨有骨诱导性。目的:将仿生双相陶瓷生物骨和仿生双相陶瓷生物活性骨移植于兔桡骨缺损处,确定双相陶瓷支架材料修复节段骨缺损的可能性。设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2004-10/2005-10在解放军第四军医大学全军骨科研究所及青岛医学院中心实验室完成。材料:双相陶瓷生物骨由猪椎骨经复合焦磷酸钠两次低温煅烧后制得,主要由羟基磷灰石和磷酸三钙组成,将材料制成0.3cm×0.3cm×1.5cm大小,与Ⅰ型胶原复合制得仿生双相陶瓷生物骨。将骨形态发生蛋白溶液与Ⅰ型胶原溶液混合,然后与双相陶瓷生物骨复合制得仿生双相陶瓷生物活性骨。方法:选择成年健康日本大耳兔48只,随机数字表法分为生物活性骨组,生物骨组及空白对照组,每组16只。在兔双侧桡骨造成15mm缺损,骨缺损处分别植入仿生双相陶瓷生物活性骨和仿生双相陶瓷生物骨,空白对照组不做移植修复。主要观察指标:分别于术后第2,4,8,12周取材,进行植入材料的大体观察,组织切片分别做苏木精-伊红染色、Masson染色。结果:①大体观察:生物活性骨组和生物骨组术后2周时无明显差别,材料与骨床间为纤维组织连接。4周及8周可见生物活性骨组断端周围新生骨痂较多,将材料包绕,12周时可见材料部分吸收,新生骨长入,修复段塑型较好,基本接近宿主骨外形。12周时,生物骨组仅在骨折端有少量骨痂连接。空白对照组骨折端为纤维结缔组织,骨缺损不能修复。②骨组织染色观察:生物活性骨组和生物骨组术后2周时无明显差别,材料与骨床间为纤维组织连接。术后4,8周,生物活性骨组有更多的血管和纤维组织长入材料,新骨形成逐渐增多,材料与骨床间为骨性连接。术后12周生物活性骨组材料降解增多,新生骨组织与两端骨床融合成一体,有骨髓样结构形成。空白对照组12周时骨折端吸收,硬化,封闭。结论:仿生双相陶瓷生物活性骨有较好的骨传导性和骨诱导性,又有一定的可吸收性,植入动物体内后未见明显免疫反应,修复节段骨缺损作用明显,应用双相陶瓷支架材料修复骨缺损具有较好的前景。