骨组织工程镁基支架的制备研究进展

骨组织工程为受损骨、病变骨的治疗提供了重要的途径。如何获得易于骨修复、高强度且具有良好生物相容性的支架,是当前骨组织工程支架应用的技术难点和研究热点之一。支架材料的种类及制备方法是影响骨组织工程结构及性能的主要因素。镁基合金因在生物相容性、降解行为等方面具有突出表现而受到了普遍的关注,被认为是一种前景广阔的骨组织工程支架材料。常见的骨组织工程镁基支架制备方法有熔体发泡法、渗流铸造法、固/气共晶定向凝固法和增材制造法等,然而现有制备方法在孔隙结构精细控制及造孔残留物对镁基支架生物相容性的影响等方面仍需进一步研究。本文综述了骨组织工程镁基支架的制备方法,分析了影响镁基支架孔隙结构和性能的因素,总结了每种制备方法的优缺点,并对未来的研究方向进行了展望。

小肠黏膜下层脱细胞基质复合外泌体构建组织工程尿道

背景:小肠黏膜下层脱细胞基质已被临床与基础研究证实可用于尿道的修复重建,但其单独应用时存在宿主细胞生长缓慢、支架血管化不足而成活困难、重建尿道狭窄梗阻等问题,仅适用于较短的尿道狭窄。目的:探讨应用小肠黏膜下层脱细胞基质复合外泌体构建组织工程尿道的可行性。方法:从新西兰大白兔骨髓间充质干细胞中分离提取外泌体;制备猪小肠黏膜下层脱细胞基质,将外泌体负载于小肠黏膜下层脱细胞基质上。将小肠黏膜下层脱细胞基质-外泌体(PKH26染料标记)复合物与脐静脉内皮细胞共培养12 h,观察细胞摄取外泌体情况。选取生长状态良好的脐静脉内皮细胞,分3组培养:空白组常规培养,对照组加入小肠黏膜下层脱细胞基质,实验组加入小肠黏膜下层脱细胞基质-外泌体复合物,通过划痕实验、成管实验、血管生成因子分泌检测评估血管生成情况。取30只新西兰大白兔,建立长段(3 cm)尿道缺损模型,采用随机数字表法分3组干预(n=10):单独材料组植入小肠黏膜下层脱细胞基质,对照组植入小肠黏膜下层脱细胞基质-骨髓间充质干细胞复合物,实验组植入小肠黏膜下层脱细胞基质-外泌体复合物,植入后12周进行尿道造影、尿动力学检查及重建尿道切片病理观察。结果与结论:(1)荧光显微镜下可见小肠黏膜下层脱细胞基质中的外泌体可被脐静脉内皮细胞摄取。(2)与空白组、对照组相比,实验组材料可促进脐静脉内皮细胞的迁移、成血管能力以及成血管因子血管内皮生长因子、肝细胞生长因子、白细胞介素8的分泌(P <0.05)。(3)尿道造影结果显示,单独材料组10只兔均出现尿道狭窄,对照组10只兔中2只出现尿道狭窄,实验组10只兔均未出现尿道狭窄。尿动力检查结果显示,单独材料组兔材料植入后12周的最大尿道压高于术前(P <0.05),对照组、实验组兔植入后12周的最大尿道压均低于空白组(P <0.05)。苏木精-伊红、Masson与免疫组化染色显示,单独材料组可见明显的再生上皮层、少量的皮下平滑肌与血管,以纤维组织增生为主,伴有明显炎性细胞浸润;对照组可见较完整的再生上皮与少量胶原,可见大量的皮下血管与平滑肌,伴有炎性细胞浸润;实验组可见完整的再生上皮层与大量的皮下血管、平滑肌,未见明显炎性细胞浸润,实验组AE1/AE3、ɑ-平滑肌肌动蛋白、CD31阳性表达均高于单独材料组、对照组(P <0.05)。(4)结果表明,小肠黏膜下层脱细胞基质-外泌体组织工程尿道可通过促进血管生成来修复尿道缺损。

透明质酸基水凝胶在骨组织工程中的应用

由于机体自愈能力的有限性,大面积骨缺损的有效修复仍然是对临床治疗的巨大挑战。骨组织工程是多学科领域,其利用细胞、生物材料、生长因子的结合以促进骨骼的成骨和矿化。在应用于骨组织工程的各种支架中,水凝胶因能够模拟细胞外基质,而被认为是很有前途的骨再生材料。近年来,基于透明质酸的水凝胶因能够模拟骨组织的天然细胞外基质并为细胞支持和组织再生提供合适的微环境,而被广泛应用于骨骼相关疾病研究中。该文就近年来透明质酸基水凝胶的交联机制、生物活性物质递送以及与其他生物材料相结合在骨组织工程中的应用进行综述。

组织工程研究中的快速进展的热点生物材料(1)

1生物材料研究的定义及与时俱进从现代意义上讲,生物材料起源于20世纪40年代,学科形成于20世纪80年代。生物材料学已成为一门新兴的交叉学科。从生物材料的发展历史及其特点来看,生物材料的发展基本上可分为3个阶段,即惰性生物材料及其生物化、生物可降解材料和组织工程支架材料。它们分别代表了生物材料发展的不同阶段和各自生物材料的特点和性能。

组织工程学中“种子细胞”线上线下教学的设计

随着互联网、信息技术、人工智能快速发展,线上线下混合式教学已日益成为教学研究和实践的常态化教学模式。然而,这种教学模式需要运用不同的学习平台,采用不同的技术手段,对教师的教学资源整合、建设和教学设计及教学管理提出了更高的要求。其中,教学设计是线上线下混合式教学是否成功的关键要素[1]。种子细胞是应用组织工程的方法再造组织和器官所用的各类细胞统称,是组织工程学3大要素之一[2]。

中药诱导干细胞在骨组织工程学中应用的研究概况

随着组织工程学的飞速发展以及科研人员的不断深入研究发现,用中药诱导干细胞在组织工程学中修复骨缺损具有一定的优势。骨组织工程学因具有良好的组织相容性、生物降解材料降解性而成为了研究的热点。近年来,骨组织工程技术的不断发展为修复骨缺损带来了希望,而干细胞移植是组织工程学中非常重要的环节之一,因其具有能够在特定条件下分化为不同类型细胞的能力,所以对于组织器官的损伤修复具有重要意义。而单纯利用干细胞治疗骨缺损疾病则存在治疗周期延长、靶向性不高等缺陷。中药参与治疗可促进干细胞增殖、诱导干细胞定向分化、促进移植后的干细胞定向迁移,从而缩短治疗周期并增强靶向性,可大大提高临床治疗效果。基于此,文章以中药诱导干细胞在骨组织工程学中应用的最新研究进展为契入点进行综述,探讨中药诱导干细胞在骨组织工程学中发挥的重要作用。

组织工程技术在股骨头坏死治疗中的应用及前景

背景:股骨头坏死早期多采用植骨类保髋手术治疗,其中自体骨与异体骨是常用的植骨材料,但自体骨移植创伤性大且供骨来源有限,异体骨虽来源丰富,但存在严重的免疫排斥反应和吸收风险。近年来,以间充质干细胞为基础的组织工程技术是治疗股骨头坏死的新方法,经过基础实验和临床应用的检验,正逐渐得到广泛应用。目的:综述组织工程技术在股骨头坏死治疗中的应用及前景,为临床治疗股骨头坏死提供新的选择。方法:由第一作者检索2013-2023年的PubMed数据库和中国知网,英文检索词为“tissue engineering,mesenchymal stem cells,biological scaffolds,cytokines,osteonecrosis of the femoral head,bone graft,hip preservation”,中文检索词为“组织工程,间充质干细胞,生物支架,细胞因子,股骨头坏死,植骨,保髋”,选择运用组织工程技术治疗股骨头坏死方面的文献,根据纳入与排除标准对所有文章进行初筛后,共纳入55篇代表性文献进行综述。结果与结论:①随着生物技术与材料学的不断发展,骨组织工程技术治疗股骨头坏死己取得较大进展,例如基因修饰的间充质干细胞修复骨坏死、基因重组技术及表面改性技术与骨组织工程的结合在股骨头坏死治疗中的应用等;②组织工程技术应用于坏死股骨头时可促进坏死骨组织再生和血管系统的修复,同时为坏死区域提供生物力学稳定性,并且利用生物活性因子促进种子细胞的修复作用,完成坏死区新生骨的再生;③但目前这些研究大多数尚处于动物实验阶段,骨组织工程研究仍存在许多未解决的问题和挑战,随着纳米技术、组织工程学和临床医学的快速发展,性能完善的仿生替代植骨材料将有望诞生;④在未来应用骨组织工程技术治疗股骨头坏死有望成为一种令人满意的治疗方式,给保髋患者带来福音。

组织工程治疗股骨头坏死软骨下分离的适用技术

背景:股骨头坏死出现新月征是病情进程的“分水岭”,修复和稳定骨-软骨界面对阻止病情继续进展和预防股骨头塌陷尤为重要。利用组织工程学同步修复、整合骨-软骨界面具有潜在优势。目的:综述探讨解决股骨头坏死软骨下分离的潜在适宜技术。方法:检索1970年1月至2023年4月PubMed、Web of Science及中国知网、万方数据库中发表的相关文献,英文检索词:“Femoral head necrosis,Avascular necrosis of femoral head,Osteonecrosis of femoral head”等,中文检索词:“股骨头坏死,软骨下骨,软骨,软骨与软骨下骨整合”等,最终纳入114篇文献进行综述分析。结果与结论:①结构缺陷、缺血缺氧环境、炎症因素和应力集中可能造成股骨头坏死软骨下分离现象,软骨下骨分离会造成塌陷进展,并且可能与保髋手术失败相关,利用组织工程支架实现支架与骨-软骨界面的整合是治疗股骨头坏死软骨下分离的潜在方法之一。②目前的文献研究表明,多相、梯度支架和复合材料在促进骨、软骨细胞黏附与增殖,骨软骨基质的沉积方面均有提升,有助于支架与骨-软骨界面的整合,对治疗股骨头坏死软骨下分离有参考价值。③通过对支架表面进行修饰可以提高与界面整合的效率,但有各自不同的优缺点,提供不同环境的支架能够诱导同种间充质干细胞差异分化,有助于不同界面之间的整合。④未来有望应用于股骨头坏死软骨下分离的支架应为复合材料,具有梯度化和差异化的仿生结构,通过表面修饰和干细胞加载促进骨-软骨界面与支架的整合以实现治疗目的,但仍需进一步研究验证,而支架的降解速率与修复进度同步和不同界面之间的稳定性是未来需要解决的主要问题。

近红外光响应水凝胶在组织工程领域的应用

背景:近红外光响应水凝胶具有高度时空精准性、远程可调性及安全无创性等多种优异特性,为组织工程的发展提供了新的探索方向。目的:总结近年来近红外光响应水凝胶在组织工程领域的应用进展。方法:利用计算机检索中国知网及PubMed数据库相关文献,中文检索词为“近红外光响应水凝胶、组织工程、骨缺损、骨修复、骨再生、伤口愈合、伤口敷料、血管生成”,英文检索词为“near infrared responsive hydrogels,tissue engineering,bone defect,bone repair,bone regeneration,wound healing,wound dressing,angiogenesis”,检索时限为2006年5月至2022年10月,部分经典文献延长检索时间限制,分析所得文献的摘要及内容,通过纳入和排除标准得到相关文献,最终纳入97篇符合标准的文献进行综述。结果与结论:(1)近红外光响应材料通过控制感染减轻炎症、促进血管生成、促进成骨细胞分化和新骨形成等过程参与组织修复。(2)近红外光响应材料可以通过构建具有光热效应的热敏水凝胶或者利用光化学反应制备近红外光响应水凝胶。(3)近红外光响应水凝胶作为伤口敷料在软组织愈合再生过程中,通过聚合物单体的聚合作用实现快速止血及组织黏附等作用,利用光热纳米材料局部光热效应促进抗菌抗炎、促进血管形成和上皮再生等功能。(4)近红外光响应水凝胶在骨重建修复过程中,通过促进间充质干细胞成骨分化、刺激热休克蛋白的表达、增加血管新生等发挥促进修复作用。(5)目前近红外光响应水凝胶与多种治疗策略的组合已呈现出显著协同治疗功能,也被逐步开发应用于其他组织重建和疾病治疗场景。

肌腱组织工程支架生物材料与孔隙特征

背景:随着肌腱损伤肌腱移植手术的增多,对肌腱组织工程支架的需求日益增加,研究发现植入物良好的孔隙大小及孔隙率有助于组织愈合。目的:总结肌腱组织工程支架的材料种类,调查各类肌腱组织工程支架材料与孔隙的相关情况。方法:应用计算机检索PubMed、Embase、Web of Science数据库中发表的相关文献,检索关键词为“tendon”或“ligament”和“tissue scaffold”以及“porosity”或“permeability”,共纳入84篇符合标准的文献进行归纳总结,讨论并展望未来的发展方向。结果与结论:肌腱组织工程研究所涉及的支架材料主要分为天然肌腱支架材料和人工合成腱性支架材料两大类,其中天然支架材料包含自体肌腱、同种异体肌腱和异种肌腱,自体肌腱、同种异体肌腱在临床上已应用多年,在制备异体肌腱以及动物实验过程中发现脱细胞消毒过程中会导致两种肌腱孔隙大小及孔隙率增加的现象,但是具体原因及机制并未进一步研究。人工合成腱性支架材料目前研究的种类有很多,其中以Leeds Keio、LARS为代表的人工韧带产品目前还在部分国家使用,其他材料目前因技术不成熟等问题未能在临床推广,人工合成腱性支架材料的孔隙及孔隙率因其材料与制备技术的不同也呈现不同的趋势。

生物医用支架仿生设计及在组织工程中的应用

背景:基于解剖学对生物组织功能与结构的认识,对于具有恢复、维持或改善组织功能的生物活性材料仿生设计是目前再生医学领域研究的热点。目的:从生物医用支架的机械性能、三维空间结构和生化活性对细胞行为的影响进行讨论,并综述生物医用支架在组织工程领域的应用。方法:应用计算机检索中国知网、万方、Web of Science、PubMed数据库2003年1月至2023年4月发表的文献,中文检索词为“细胞外基质,组织工程,支架,生物材料,仿生结构,机械性能,三维结构,腱骨界面,骨软骨,神经导管,人造血管”;英文检索词为“extracellular matrix,tissue engineering,scaffolds,biomimetic structures,biomaterials,tendon bone interfaces,osteochondral,neural conduits,artificial blood vessels”。结果与结论:细胞处在一个复杂且动态变化的三维环境中,因此细胞外基质是生物材料模拟的最终目标,在设计生物医用支架的仿生结构时需要与其所处真实的微环境相似,让细胞可以正常地贴壁、生长和迁移,并保持其多样的生理功能。生物医用支架在机械性能、三维空间结构以及生物化学性质方面对细胞外基质的仿生设计可以对组织修复过程中的细胞起到决定性作用,从而影响组织修复最后的结果。进行仿生设计的生物医用支架在腱骨界面、骨软骨界面、神经、血管再生等领域已有广泛的应用,在临床上提供了一个有前途的新思路。

早期短暂M1巨噬细胞在骨组织工程中的作用及应用

背景:早期短暂存在的M1巨噬细胞在骨组织工程材料植入后可以发挥有益作用,调控M1巨噬细胞产生早期适度炎症反应的策略研究逐渐广泛,在骨组织工程材料的设计中取得了许多研究进展。目的:综述早期短暂存在的M1巨噬细胞在骨组织工程中的作用,以及近年诱导激活早期短暂M1巨噬细胞策略在骨组织工程领域的应用研究进展。方法:检索收录在PubMed、万方数据库、CNKI中国期刊全文数据库2012年1月至2022年10月的相关文献,以“M1,巨噬细胞,骨免疫学,骨免疫调节,骨缺损,骨再生,炎症反应,血管生成,组织工程,生物材料”为中文检索词,以“M1,macrophage,bone,osteogenesis,osteoimmunology,angiogenesis”等为英文检索词,筛选排除与研究目的无关与重复的文献,最终选取符合标准的63篇文献进行综述。结果与结论:早期短暂存在的M1巨噬细胞在骨组织工程中具有促进血管形成、促进骨髓间充质干细胞成骨分化以及促进M2表型转化的重要作用。诱导激活早期短暂M1巨噬细胞策略能够以符合早期自然骨愈合规律的方式调控局部免疫微环境进而促进骨缺损修复,策略包括通过改变骨组织工程材料的理化性质促进M1巨噬细胞产生适当炎症反应,递送细胞因子、微小RNA或生物活性离子实现M1向M2巨噬细胞顺序极化,控释抗炎物质实现M1巨噬细胞介导的早期炎症反应的保持。

3D打印技术在牙周组织工程中的应用

背景:3D打印是牙科领域的一项新兴技术。它使用一种分层制造技术来创建可用于牙周组织工程应用的支架。通过3D打印的组织支架能够创建具有可控的特性,如内部结构、孔隙度和互联性,这使得它成为一种非常理想的牙周组织工程策略。目的:综述3D打印支架在牙周再生过程中的应用进展。方法:以“3D printing,periodontal tissue engineering,additive manufacturing,regenerative medicine,bioengineering,scaffold,bioprinting,periodontitis;3D打印,增材制造,牙周组织工程,支架,生物墨水,生物打印,组织工程学”为检索词,运用计算机检索PubMed、CNKI数据库中2000-2023年发表的相关文献。结果与结论:随着过去几十年3D打印技术的突飞猛进,它在组织工程和生物医学领域中都取得了巨大的突破和进展。3D打印技术能够提供高度个性化的治疗方案,提高治疗支架的适配性与治疗效果,在牙周组织工程中具有广阔的应用前景。在牙周组织工程领域中,3D打印的应用可以更好地模拟生物组织复杂的结构,并且能够制造出具有合适力学、流变学等特性的生物支架材料。3D打印技术通过组织工程支架的逐层构建不仅可以为牙周疾病治疗创建精确而复杂的支架模型,并且能在支架中创建复杂的微结构和通道,以促进细胞生长和组织再生。

甲基丙烯酰明胶水凝胶作为细胞三维培养支架在骨组织工程中的应用

背景:骨缺损的治疗一直是临床医生亟待解决的临床难题,用甲基丙烯酰明胶进行细胞体外3D培养,可以为大面积骨缺损的治疗提供新的方向。目的:文章综述了甲基丙烯酰明胶作为3D细胞培养支架在骨组织工程中的研究进展,以期为临床骨缺损修复提供进一步的参考。方法:应用计算机检索中国知网及PubMed数据库1986年1月至2023年8月收录的文献,中英文检索词分别为“骨缺损,骨组织工程,生物支架材料,水凝胶,光交联水凝胶,甲基丙烯酰明胶,三维培养,细胞培养”和“Bone defect,Bone tissue engineering,Biomaterial scaffold,Hydrogel,Methylacrylyl photocrosslinked hydrogel,Three-dimensional culture;Cell culture”,最终纳入68篇文献进行综述分析。结果与结论:①同二维培养相比,3D培养可以在无菌条件下,构建立体三维空间,更好地模拟体内环境,为细胞提供合适的温度、酸碱度及足够的营养,使细胞能够在体外正常生长增殖并保持其正常结构与功能,具有独特优势。②在骨组织工程生物支架材料的选择中,水凝胶因其良好的生物相容性、可降解性及具有立体三维网络结构等优点,已被广泛应用于骨再生的研究。③甲基丙烯酰明胶的物理及生物性能受到浓度、光照时间及光引发剂种类以及反应体系等因素的影响,而这些性能均能对细胞的黏附、生长及增殖,甚至细胞形态及功能产生一定的影响。④甲基丙烯酰明胶因具有良好的生物相容性、物理可调节性、可注射性及光敏性能,已被广泛应用于3D细胞封装、3D生物打印及基于数字光处理的立体光刻技术等细胞3D培养体系中。⑤应用各类复合甲基丙烯酰明胶进行细胞的3D培养,可以更好地促进血管形成及骨再生,为临床骨缺损的治疗提供更多可能。⑥目前甲基丙烯酰明胶的来源、合成的方法以及安全性尚没有健全的标准,需要进一步加强研究,对甲基丙烯酰明胶在3D细胞培养领域的应用进行更深入的完善。

骨组织工程支架的制备方法研究进展

背景:由于自体骨源的数量较少,且使用异体骨会产生免疫排斥、疾病扩散等危险,因而人造骨材料在当今的骨移植中起到了不可替代的作用。伴随着功能定制、生物相容性的要求和生物可降解材料的出现,已经出现了多样化的生物材料和多种制备方法。目的:概述目前应用于骨组织工程支架的制备方法,总结各种制备方法的优缺点、研究现状与进展。方法:使用计算机在中国知网、万方数据、PubMed及ScienceDirect数据库检索2008年1月至2023年8月关于骨组织工程支架方面的文献,以“Tissue engineering,Bone scaffold,Gas foaming,Cryotropic gelation,Additive manufacturing等”为英文检索词,以“组织工程,骨支架,气体发泡,低温凝胶,增材制造等”为中文检索词,排除无关和重复性研究,共保留80篇文献进行了总结归纳。结果与结论:①相较于传统支架的制备工艺,近年来新兴的增材制造和静电纺丝技术在用于组织工程的复杂结构如骨和软骨的生产中,表现出了巨大的潜力。②增材制造方法除了在速度、精度和使用的材料范围方面更具优势,还提供了制造高度复杂的几何形状和拓扑优化结构的可行性,实现精确调节和构造结构的高重复性。③静电纺丝是生产一系列纤维垫的最具适应性和前景的技术之一。通过静电纺丝产生的纳米纤维支架是与细胞质基质微观结构非常惊人地相似的生物材料。④目前在陶瓷材料上以羟基磷灰石和磷酸三钙应用性能较好,在高分子材料上目前材料种类多样,以生物相容性优良的材料应用较多。⑤因此,在骨组织工程支架材料的选择上应更好地了解它们的特性,避免复杂化,以生产更具增强功能的支架。然而,目前报告的绝大多数文献对临床的适用性都是探索性的,具体适合哪种疾病的治疗还有待检验。未来骨支架的发展需体现在这几个方面:与缺失骨相匹配的力学性能、降解速率可控、促进骨再生力强以及附有特定功能。

可降解Fe@Fe-Zn骨组织工程支架体外生物相容性研究

目的以多孔铁为基体,利用脉冲电沉积制备可降解多孔Fe@Fe-Zn复合材料骨组织工程支架,以期提高材料的降解速率和抗菌性能。方法通过调节脉冲频率,得到不同Zn含量的Fe-Zn合金层;使用电子探针、X射线衍射仪、扫描电镜来研究材料的元素含量、相组成和显微结构;通过压缩测试考察支架的力学性能;用体外浸泡来考察材料的降解性能;用浸提液培养分析材料对小鼠胚胎成骨细胞的黏附铺展和细胞活性的影响;用浸提液和直接培养来探究材料的抗大肠杆菌性能。结果随脉冲频率增加,合金中Zn含量减小;不同合金均为单一的α(Fe)相;电沉积组织致密,杂质含量低;Zn含量为7.5%(均以质量分数计)时,支架抗压屈服强度较多孔铁提升6%;复合材料的降解速率为0.44~0.48 mm/a,较多孔铁有显著改善;复合材料浸提液在稀释到25%(体积分数)时,表现出良好的细胞相容性,且随Zn含量增加,细胞活性增强;Zn含量为7.5%时,材料的抗菌性能最好。结论通过电沉积制备的Fe@Fe-Zn支架的腐蚀速率相较于多孔铁有明显提高。随合金层中Zn含量的增加,其细胞活性增强,抗菌性能提高。Fe@Fe-Zn有望发展为可广泛应用的可降解骨组织工程支架材料。

中药有效成分结合骨组织工程材料用于骨修复

背景:如何修复骨缺损一直以来是临床难题,中药有效成分在骨修复方面具有良好的生物活性与治疗效果,将中药有效成分与组织工程材料相结合在骨修复领域具有广阔的前景。不同中药有效成分与支架的组合在作用关系方面具有相似之处。目的:搜集常见的中药有效成分与支架材料组合的案例,基于七情配伍的启发将组织工程支架与中药有效成分类比为产生配伍关系的两类中药,以二者的作用关系为纲进行归纳总结。方法:检索1998年1月至2024年1月Pub Med和中国知网数据库中发表的相关文献,英文检索词:“traditional Chinese medicine,Chinese medicine,traditional Chinese medicine monomers,bone defect,bone repair,bone tissue engineering,tissue engineering,scaffold”,中文检索词:“中药,中药有效成分,中药单体,骨组织工程,骨组织工程支架,支架,组织工程,骨缺损,骨修复”,最终纳入88篇文献进行综述分析。结果与结论:(1)组织工程支架材料与中药有效成分各自均在骨修复领域有广泛的运用,二者在成骨方面优势明显但仍有许多缺陷,许多研究致力于将二者制备成复合材料,希望通过二者间的相互作用发挥减毒增效作用。(2)一些药物与材料在成骨、抗菌、促血管生成方面能互相促进,增强原有的效果,受到传统方剂配伍观念的启发,文章将其归纳为“相须”关系,并举实例佐证。(3)一些药物能提高材料的强度,而某些材料能对负载于其上的药物实现缓释控释效果、增加载药量与稳定性,或是进行靶向递送,文章将这种单方面的提升效果归纳为“相使”关系。(4)一些中药与材料搭配使用能减少对方的毒副反应,文章将这种减毒关系归纳为“相畏相杀”。(5)文章得出了一个由七情配伍关系启发、基于作用关系分类的关于中药复合支架的全新视角,将中药传统观念引入组织工程领域,为后续复合支架的研究者提供新的研究思路,并在选材搭配方面提供一定的便利。

基于天然骨仿生的骨组织工程设计综述

骨组织工程可以在骨缺损治疗前期提供匹配缺损的支架,引导新生骨形成,并提供活性因子、种子细胞等促进骨组织再生,在骨修复中有广泛的应用。良好的骨组织工程设计至关重要。受天然骨组织自身特性的启发,骨组织工程支架与仿生科学之间的联系越来越密切,成分、结构和功能仿生成为制备骨组织工程支架的重要方法。本文根据天然骨组织固有性质,对不同仿生方式,如成分仿生、结构仿生及功能仿生进行简要介绍,并对其在骨组织工程中的应用进行综述,旨在为骨组织工程的设计提供新的思路与方法。

骨组织工程中传统与仿生支架结构设计的差异

背景:多孔支架作为新骨生长的临时基质在骨修复过程中起着关键作用,其中多孔支架的结构设计是骨修复过程中的研究重点。目的:综述传统支架(规则、均匀的支架)和仿生支架(不规则、不均匀的支架)在骨组织工程研究领域的应用。方法:检索中国知网(CNKI)、维普、万方、Web of Science、Science Direct、PubMed、EI等数据库,选取2008年1月至2024年3月发表的文献,中文检索词为“骨组织工程,仿生支架,骨小梁,传统支架,骨修复,三周期极小曲面”,英文检索词为“bone tissue engineering,bionic scaffolds,bone trabeculae,traditional scaffolds,bone repair,TPMS”。最终纳入81篇文献进行综述。结果与结论:骨支架的结构设计是实现骨修复和骨再生的关键,骨组织工程中的支架技术已取得显著进展。传统的规则多孔支架因简单的制造流程和良好的机械性能被广泛应用,然而这类支架往往缺乏生物活性,难以模拟自然骨组织的复杂微环境,限制了其在促进细胞增殖和骨再生方面的能力。相反,仿生支架通过模拟自然骨组织的结构特征,提供了更适宜的生理微环境,促进了成骨细胞的增殖、分化及新骨的形成,为骨缺损有效治疗提供了新的思路。尽管仿生支架在理论上具有巨大的潜力,但在实际应用中仍面临诸多挑战,支架的生物相容性、生物活性及长期稳定性等因素仍需通过临床试验进行进一步验证。

金属有机框架材料在骨组织工程和骨科疾病治疗中的多重应用

背景:金属有机框架材料因其可调节的孔隙率、较大的表面积、生物相容性良好和结构多样等独特的性质在骨组织工程和骨疾病治疗中展现出巨大的应用前景。目的:综述金属有机框架材料在骨修复、关节炎、骨感染和骨肿瘤中的研究进展、运用及优缺点,为后续研究提供参考及策略。方法:检索Web of science、Pub Med和中国知网数据库,英文检索词为“Metal-Organic Frameworks,MOFs,Orthopedics,Bone Repair,Bone Regeneration,Orthopaedic Applications,Bone Tissue Engineering,Bone Infection,Arthritis,Bone Tumor,Osteosarcoma”,中文检索词为“金属有机框架,骨科,骨修复,骨再生,骨科应用,骨组织工程,骨感染,关节炎,骨肿瘤,骨肉瘤”,检索了2015-2023年的相关文献。根据纳入与排除标准对所有文献进行初筛后,最终纳入72篇文章进行综述。结果与结论:(1)在促进骨修复过程中,金属有机框架材料中的金属离子中心能够激活相应信号通路,从而通过促进成骨基因的表达、抑制破骨细胞、促进血管生成、加速骨矿化进程4个方面促进成骨,因此,以钙、锶、钴、铜和镁离子等金属离子作为金属中心的金属有机框架材料在改善骨缺损植入物的性能方面具有很大潜力。(2)以锌/钴金属有机框架为代表的金属有机框架材料能发挥类细胞保护酶的活性,清除活性氧,促进软骨再生,与天然酶相比具有不易失活和更好的稳定性等优势。(3)锌基金属有机框架材料凭借宽带隙、光生载流子的有效分离迁移以及高稳定性的特点,在光催化领域表现出色,广泛用于细菌及肿瘤细胞的杀灭。(4)双金属金属有机框架材料由于额外金属的掺杂,导致结构性能发生优化而具有关键优势,例如锌/镁金属有机框架74具有更高的稳定性进而实现持续抗菌,钽/锆金属有机框架光吸收能力及光催化效率的增加,成为了放疗增敏剂。(5)然而,金属有机框架材料在临床应用中仍面临诸如药物释放的不确定性、生物体内安全性及长期存在可能诱发的免疫反应等挑战.