纳米羟基磷灰石/涂层双相磷酸钙人工骨移植脊柱后外侧融合:组合磁场的辅助作用

背景:自体骨移植是脊柱融合的主要方法,但其来源有限,而且伴有很多并发症的发生,人工合成材料已成为最有前途的骨移植替代材料。目的:观察组合磁场和纳米羟基磷灰石涂层对双相磷酸钙人工骨移植兔脊柱后外侧融合的影响。方法:制作48只兔双侧L5/6横突间融合模型,随机分成6组:G1组为组合磁场+自体髂骨;G2组为组合磁场+纳米羟基磷灰石/双相磷酸钙;G3组为组合磁场+双相磷酸钙;G4组为安慰剂+自体髂骨;G5组为安慰剂+纳米羟基磷灰石/双相磷酸钙;G6组为安慰剂+双相磷酸钙。术后1周开始组合磁场治疗,30 min/d,治疗8周后处死实验动物,分别进行触摸法、X射线、CT、组织学(脱钙和不脱钙骨)和生物力学评估脊柱融合效果。结果与结论:(1)触摸法、X射线法和组织学评估G2组脊柱融合率最高,G6组最低,差异有显著性意义(P<0.05)。G2组新生骨长入比显著高于G3,G5组和G6组(P<0.05);(2)X射线片显示融合区校正吸光度指数G2组显著高于其他各组(P<0.05);(3)CT和组织学可见新生骨小梁从自体骨长入人工骨孔隙内,与自体骨形成骨性结合;(4)生物力学结果显示,G2组脊柱弯曲刚度最高,显著高于其他各组(P<0.05);(5)析因分析结果显示,组合磁场治疗和纳米羟基磷灰石涂层可显著提高脊柱融合率、融合评分、骨长入比、融合区校正吸光度指数及脊柱融合弯曲刚度(P<0.05);(6)结果提示,组合磁场联合纳米羟基磷灰石/双相磷酸钙生物支架进行兔脊柱后外侧融合能够显著提高融合率,融合效果类似于单纯的自体骨融合,可作为脊柱融合的一种新方式。

纳米银羟基磷灰石复合涂层的生物安全性研究

目的研究纳米银羟基磷灰石的细胞毒性。方法采用能快速、准确、敏感地评价细胞增殖率和细胞毒性的MTT比色法,以纳米羟基磷灰石为对照组,纳米银羟基磷灰石为实验组,在材料浸提液中,分别检测人牙周膜成纤维样细胞的相对增殖率。另观察细胞在扫描电镜中的形态,从而分析比较涂层表面对细胞的毒性。结果与纳米羟基磷灰石相比,纳米银羟基磷灰石涂层中的纳米银粒子直径在200～400nm时体外细胞培养显示表现出较高的细胞增殖率,细胞毒性趋于0级,显示其具有良好的生物活性。结论纳米银羟基磷灰石涂层无细胞毒性。

人体干细胞繁殖生长能力增强超音速火焰喷涂纳米氧化钛-羟基磷灰石涂层

超音速火焰(HVOF)喷涂纳米氧化钛加10%羟基磷灰石(HA)(n-TiO2-10%HA)粉末制备的生物医学涂层有望取代大气等离子喷涂的HA涂层。选用这种方法的原因为TiO2在人体内的稳定性很高(即没有溶解),另外,在Ti-6Al-4V的基板上的结合强度超过APS-HA涂层2倍。为了探索这些新材料和涂层的生物表现,在超音速火焰喷涂的n-TiO2和n-TiO2-10%HA的涂层表面上进行了从1到21天的人体间质干细胞(hMSCs)培养,APS的HA涂层和未涂层的Ti-6Al-4V合金基体作为对照。对hMSCs的活性特征进行了以下分析:阿拉莫尔艾迪布尔细胞的繁殖;生化碱性磷酸酶(ALP)活性的分析;细胞骨架组织(通过荧光/共聚焦显微镜)及细胞/基体的互动(通过扫描电子显微镜(SEM))。细胞繁殖和生化分析表明,在n-TiO2-10%HA涂层上培养的hMSCs表现出了类似的或优于APS-HA涂层上的hMSCs生物活性。细胞骨架组织在超音速火焰喷涂n-TiO2-10%HA涂层表面上具有更高的细胞繁殖和附着程度。这些结果对下一代高性能长寿命热喷涂生物涂层具有重要意义。

组合磁场辅助治疗纳米羟基磷灰石／双相磷酸钙移植兔腰椎后外侧融合形态学研究

目的探讨组合磁场（CMF）治疗及纳米羟基磷灰石（nano—HA）涂层对双相磷酸钙（BCP）人工骨移植兔腰椎后外侧融合形态学。方法48只兔根据骨移植物及CMF治疗随机分成6组（G1～G6）并进行腰椎后外侧融合（PLF）。术后1周开始CMF治疗，30min／d，治疗8周后处死实验动物。场发射透视电子显微镜（FESEM）、组织学及骨形态发生蛋白-2（BMP-2）和转化生长因子-β1（TGF—β1）表达分析。结果横突间形成连续骨桥，新生骨小梁长人生物支架内，形成骨性结合。G1-C6各组组织学融合评分分别为（7．25±1．16）、（5．00±0．76）、（5．88±1．64）、（5．87±1．25）、（6．50±1．60）和（5．25±1．91）分，CMF治疗和nano—HA涂层显著提高脊柱融合率、融合评分（P〈0．05）。G2、C3、G5和G6组人工骨内胶原矿化率评分分别为（3．125±0．640）、（3．625±0．520）、（2．875±0．830）和（3．375±0．520）分，nano—HA涂层显著提高人工骨内胶原矿化率，BMP-2在G2、G3、G5和G6组表达平均吸光度值分别为0．177±0．057、0．169±0．030、0．088±0．049和0．109±0．038；TGF-β1在G2、G3、G5和C6组表达平均吸光度值分别为0．155±0．023、0．144±0．031、0．097±0．027和0．100±0．037。CMF显著提高融合区BMP-2和TGF-β1表达（P〈0．05）。结论CMF和nano—HA涂层都能够促进脊柱融合，改善融合效果。CMF联合nano—HA／BCPP移植PLF可作为一种新的脊柱融合方式。

nHA/BG涂层与Bio-Oss骨粉修复种植体骨缺损的实验研究

目的:评价生物玻璃/纳米羟基磷灰石(nHA/BG)涂层与Bio-Oss骨粉在种植体骨缺损中引导骨再生的效果。方法:选取6只Beagle犬,拔除两侧下颌前磨牙。3个月后预备种植窝,同时颊侧制造裂隙状骨缺损(2.25 mm×3 mm×4 mm)。按照分组植入种植体和骨粉,A组为nHA/BG+Bio-Oss,B组为nHA/BG+血凝块愈合,C组为微米级HA+Bio-Oss。术后2周、处死前2周和3 d分别进行四环素、钙黄绿素和茜素红荧光标记。术后8周和16周处死动物,行大体观察和组织学测量。采用SPSS13.0软件包对数据进行统计学分析。结果:3组骨-种植体结合率(BIC)在8周时分别为30%、18%、21%,16周时分别为61%、53%、46%;缺损区新骨面积(RA)在8周时分别为(2.1±0.6)mm3、(1.4±1.0)mm3、(0.6±0.1)mm3,16周时分别为(4.2±0.7)mm3、(2.2±1.2)mm3、(1.2±0.6)mm3。各组8周与16周的BIC和RA相比均有显著差异(P<0.05);8周时,A、C 2组的BIC和RA相比有显著差异(P<0.05),16周时,A、B 2组的RA相比有显著差异(P<0.05)。结论:在种植体周围2.25 mm骨缺损区,nHA/BG涂层能促进种植体-Bio-Oss替代骨-骨的骨结合。