PVA水凝胶、海藻酸钠凝胶与羊椎骨支架粘合植入动物体内观察

目的:研究聚乙烯醇水凝胶、海藻酸钠凝胶在生物体内生物相容性及降解速率,为三维快速打印技术构建组织工程骨的研究奠定基础。方法:实验样本分3组,对照组为单纯羊椎骨支架材料,聚乙烯醇水凝胶-羊椎骨支架组为实验1组,海藻酸钠凝胶-羊椎骨支架组为实验2组,分别植入裸鼠体内后术后4、8周后处死,苏木精-伊红染色后观察。结果:术后4周标本可见两实验组和对照组材料皮下可见大量纤维结缔组织及表皮毛细血管,植入材料周围发现有结缔组织增生并有炎细胞浸润,对照组支架材料边缘呈毛刺状,实验两组胶体吸收不明显,支架材料周围有疏松的纤维囊壁形成;术后8周标本可见对照组支架边缘可见毛刺状表现,炎细胞浸润;实验1组表皮下炎细胞明显增多,毛细血管未见明显扩张,支架材料周围未见破骨细胞粘附;实验2组和对照组材料周围组织炎症反应减轻,少量中性粒细胞和浆细胞浸润;实验2组可见破骨细胞粘附,部分凝胶胶体降解,支架骨材料边缘呈毛刺状。结论:对照组和海藻酸钠凝胶组支架实验材料可短期开始吸收;聚乙烯醇水凝胶组短期无吸收。

3D打印羊椎骨粉/聚乙烯醇支架、纳米级羟基磷灰石/聚乙烯醇支架、羊椎骨粉/聚乙烯醇无孔骨板的性能比较

背景:随着3D打印技术的推广,3D打印组织工程骨支架成为颌骨缺损修复的新方向。目的:对比3D打印羊椎骨粉/聚乙烯醇支架、纳米级羟基磷灰石/聚乙烯醇支架、羊椎骨粉/聚乙烯醇无孔骨板的理化与生物性能。方法:利用3D打印技术,分别打印出羊椎骨粉/聚乙烯醇支架、纳米级羟基磷灰石/聚乙烯醇支架、羊椎骨粉/聚乙烯醇无孔骨板,进行孔隙率、扫描电镜、吸水率及压缩力学性能测定;将3种支架分别与骨髓间充质干细胞共培养1,4,7 d,采用CCK-8法检测细胞增殖。结果与结论:(1)扫描电镜观察:纳米级羟基磷灰石/聚乙烯醇支架、羊椎骨粉/聚乙烯醇支架孔隙规则,网状结构清晰,孔隙间存在广泛交通,连续性好;羊椎骨粉/聚乙烯醇无孔骨板没有明显孔隙,但表面有大小不一微孔,材料致密,分布均匀;(2)孔隙率:纳米级羟基磷灰石/聚乙烯醇支架孔隙率低于羊椎骨粉/聚乙烯醇支架(P<0.05);(3)吸水率:在不同时间点,纳米级羟基磷灰石/聚乙烯醇支架>羊椎骨粉/聚乙烯醇支架>羊椎骨粉/聚乙烯醇无孔骨板(P<0.05);(4)压缩力学性能:羊椎骨粉/聚乙烯醇支架的韧性高于纳米级羟基磷灰石/聚乙烯醇支架,低于羊椎骨粉/聚乙烯醇无孔骨板;(5)细胞毒性:羊椎骨粉/聚乙烯醇支架的细胞增殖活性高于其余两组支架(P<0.05);(6)结果表明:3D打印羊椎骨粉/聚乙烯醇支架具有良好的物理及化学性能。

骨水泥强化骨折与非骨折脱钙羊椎骨的生物力学比较

目的通过建立脱钙的羊椎骨模型,比较骨水泥强化骨折与非骨折的脱钙羊椎骨的生物力学,以助于分析骨水泥椎体强化术后临近椎体再发骨折原因及采取预防措施。方法将75个山羊腰椎骨,随机分成3组,A组不脱钙,B组脱钙并骨折椎体强化,C组脱钙非骨折椎体强化,每组25个,记录脱钙前后椎体重量、体积及骨密度,使用力学试验机对B组进行轴向压缩至骨折,记录失效强度、失效位移及刚度,对骨折后B组椎体注射骨水泥强化,C组脱钙后直接骨水泥强化,对两组强化后的椎体进行轴向压缩至骨折,记录失效强度、失效位移及刚度。结果3组椎体的体积、脱钙前的重量、骨密度差异无统计学意义(P>0.05),B组、C组脱钙前后的骨密度下降比分别达32.6%、31.9%,与脱钙前比较差异有统计学意义(P<0.01)。两组脱钙后重量、骨密度差异无统计学意义(P>0.05)。B组脱钙后的失效强度及刚度分别比A组下降约123%及102.6%,差异有统计学意义(P<0.01)。B组骨折强化后的失效强度及刚度分别是强化前的2.5倍和5倍,是C组失效强度的1.7倍,刚度的4.8倍,C组失效强度比强化前的B组增加48.6%,差异有统计学意义(P<0.01),刚度稍增加3.3%,但差异无统计学意义(P>0.05)。失效位移无明显差异(P>0.05)。结论利用脱钙方法建立的羊椎骨模型失效强度及刚度均明显下降,在轴向的加载条件下,经骨水泥强化的骨折与非骨折脱钙羊椎骨的失效强度及刚度均有增高,其中骨折椎体增加更加明显。

不同浓度聚乙烯醇与羊椎骨粉结合的复合骨支架性能分析

人工骨支架材料的研究一直是组织工程的主要内容,将经过高温煅烧及研磨过的羊椎骨粉和无毒,易降解的聚乙烯醇(PVA)作为成型材料,应用三维打印技术,选择综合质量较好的十字网格填充路径,通过自行开发的三维打印成型设备打印出不同材料浓度下的人工骨支架,并将其低温冷冻干燥。对其孔径、孔密度,力学性能及生物相容性等重要参数进行测定,分析与对比,挑选出最佳的材料浓度,并将最佳浓度下打印的支架用于骨髓干细胞复合培养和兔子体内植入实验,验证该支架材料代替骨的可行性,为生物骨组织工程材料的研究提供一定的依据。

蚕丝蛋白液与聚乙烯醇作为骨缺损修复材料的性能比较

目的探索不同材料与丝素蛋白液(SP)及聚乙烯醇(PVA)水凝胶混合后制成材料的理化、生物性能。方法取羊椎骨粉和纳米级羟基磷灰石,分别与丝素蛋白溶液、PVA水凝胶以及丝素蛋白复合PVA溶液混合,通过抗溶解性、圧缩力、剪切力及材料细胞毒性的检测,分析比较各组材料的机械生物性能。结果 (1)抗溶解性检测:丝素蛋白溶液混合材料72 h后均达到Ⅲ级溶解,丝素蛋白复合PVA溶液混合材料力学性能优于单纯丝素蛋白组;(2)力学性能检测:丝素蛋白溶液的力学性能较弱,PVA力学性能优良,丝素蛋白溶液混合PVA后力学性能可增强。各组间差异有统计学意义,抗压缩力F=333.667,P<0.05,抗剪切力F=59.997,P<0.05;(3)材料体外细胞毒性检测:各组毒性均为0级或1级,丝素蛋白溶液/骨粉组、PVA/骨粉组、丝素蛋白复合PVA溶液/骨粉组、丝素蛋白溶液/NHA组、PVA/NHA组、丝素蛋白复合PVA溶液/NHA组均无细胞毒性,单纯丝素蛋白溶液混合粉剂材料细胞相容性更好。结论丝素蛋白具有良好的生物相容性,但力学性能欠佳,可以将蚕丝蛋白混合其他材料作为组织工程骨研究的新方向。

脱钙羊椎体模型骨水泥强化术后生物力学研究

目的分析脱钙羊椎体模型骨水泥强化术后的生物力学变化。方法取75个成年雌性山羊椎体,25个椎体未进行特殊处理(A组);25个椎体仅进行脱钙处理(B组);25个椎体进行脱钙与椎体强化处理(C组),使用力学测试机分别对3组椎体进行轴向压缩,比较A、B、C组失效强度失效位移、刚度。结果B组、C组失效强度与刚度较A组小,失效位移较A组大,差异有统计学意义(P<0.05);C组失效强度较B组大,差异有统计学意义(P<0.05),但2组间失效位移与刚度比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论经脱钙后的羊椎骨能建立具有骨质疏松力学性能模型,在轴向的加载条件下,骨水泥强化的脱钙羊椎骨失效强度增大,刚度基本维持不变。