羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶修复兔骨软骨缺损

背景:关节骨软骨缺损是目前骨科医生面临的难题,传统修复方法难以取得满意疗效,以羟基磷灰石-聚乙烯醇为基础的复合水凝胶材料是目前研究的一个方向。目的:制备羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶,表征其物理学特征,验证其植入体内后的组织相容性及细胞黏附增殖能力,探讨其对兔骨软骨缺损的修复效果。方法:利用3D打印技术制备圆柱状多孔聚乳酸支架(孔径分别为1.2,1.4,1.6,1.8 mm),再将聚乙烯醇及羟基磷灰石混合乳液灌入聚乳酸支架中,经过冻融及二氯甲烷溶解后制成羟基磷灰石-聚乙烯醇水凝胶。然后将胶原-壳聚糖-明胶混合液灌入羟基磷灰石-聚乙烯醇水凝胶中,利用京尼平进行交联,最后经乙醇清洗及冷冻干燥制成羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶,表征4组水凝胶的物理学特征,筛选性能最优的水凝胶进行后续实验。将羟基磷灰石-聚乙烯醇水凝胶、胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶分别植入SD大鼠皮下,苏木精-伊红与Masson染色观察材料表面的细胞黏附生长状况。在15只兔双侧膝关节股骨滑车制作骨软骨缺损(直径5 mm、深6 mm)模型,左侧植入复合水凝胶(实验组),右侧未植入任何材料(对照组),Micro-CT及组织学检测来评估其对骨软骨缺损的修复效果。结果与结论:①综合孔隙率、含水率、力学测试及扫描电镜结果,得出孔径1.2 mm的羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶更符合天然软骨的一般特性,用于后续实验;②苏木精-伊红与Masson三色染色显示,随着材料植入大鼠皮下时间的延长,两种材料周边黏附的细胞均明显增多,其中胶原-壳聚糖-明胶植入后的细胞增殖状况更好,可见大量细胞长入其形成的网状结构,且网状结构也逐渐降解;③在兔骨软骨缺损实验中,至术后8周时,Micro-CT检查显示实验组植入的材料和周围骨-软骨整合良好,其表面及内部均有部分骨长入,对照组软骨及软骨下层仍然存在明显的缺损,未形成有效修复;苏木精-伊红与甲苯胺蓝染色显示,实验组植入复合水凝胶4-8周后即与周围骨软骨发生整合,随着时间的延长材料表面逐渐有新生软骨形成,至12周时缺损处大部分被新生软骨覆盖,软骨下层也出现良好的骨长入;对照组至术后12周虽然深层骨缺损大部分修复、浅层的软骨及软骨下骨缺损也有一定程度修复,但主要被纤维组织及部分纤维软骨替代;④结果表明,羟基磷灰石-聚乙烯醇/胶原-壳聚糖-明胶复合水凝胶材料可仿生天然软骨的结构和功能,在动物实验中能有效修复骨软骨缺损。

氧化石墨烯/壳聚糖水凝胶中羟基磷灰石的制备

羟基磷灰石(HA)具有良好的生物兼容性和骨传导性,但其机械强度低,制约了它的广泛使用.而氧化石墨烯(GO)和壳聚糖(CS)的复合材料独特的多孔状结构使其具有优秀的力学性能,因此将HA、GO和CS三者结合在一起所得到的复合物更能符合人们的需求.文章探究了交联剂作用下CS/GO复合水凝胶的制备,并以其为载体和模板在配位和静电吸引的协同效应下诱导调控HA的结晶.利用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X线粉末衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品的结构和形貌进行了表征和测试.结果表明,在水热反应体系中磷酸肌酸二钠缓慢水解释放磷酸根更有利于类球形复合物HA/CS/GO的形成.该方法为制备具有生物相容性的HA/凝胶复合物提供了一条途径,并为其在潜在应用提供了基础研究和探讨.

掺锰羟基磷灰石水凝胶促进下颌骨血管再生的三维时空观察

目的颌骨缺损的修复是口腔临床治疗的重要课题,血管再生是颌骨修复的重要环节,掺锰羟基磷灰石水凝胶已被证明促进颌骨修复,但修复过程中血管再生的三维动态过程尚未明晰。因此,本研究设计实验,拟探究掺锰羟基磷灰石水凝胶对小鼠下颌骨缺损后血管再生的影响。方法通过构建小鼠下颌骨缺损模型,将4周龄雄性小鼠随机分为空白对照(无材料)组、水凝胶(Gelma+PBS)组、含硅羟基磷灰石水凝胶(Gelma+Si HANW)组、含锰硅羟基磷灰石水凝胶(Gelma+Mn Si HANW)组。将建模3、7、14、21天后的下颌骨样本予以冰冻切片和PEGASOS组织透明化技术处理,并以anti-CD31和antiendomucin共染,使用共聚焦显微镜观察下颌骨血管再生的情况,确定各型毛细血管在修复组织中的空间分布、数量、直径等。结果小鼠下颌骨缺损术后3、7天,相较于其他组别,Gelma+Mn-Si HANW组修复组织中的血管再生数量和平均直径较大,分布较密集,形成血管网,与缺损部位周围组织有更多的连接,反映出该组缺损部位血流量更接近周围组织。术后14、21天,Gelma+Mn-Si HANW组、Gelma+Si HANW组、Gelma+PBS区别不明显,但血管再生的数量、直径、分布情况仍优于空白对照组。结论掺锰新型羟基磷灰石材料能促进小鼠下颌骨缺损后的血管再生,使缺损部位的血流量更接近周围组织。

聚乙烯醇/羟基磷灰石复合水凝胶软骨植入材料的研究

研究了用于人工关节软骨假体的聚乙烯醇水凝胶和羟基磷灰石复合材料的结构与性能 ,系统讨论了含水量、羟基磷灰石含量等对其拉伸强度 ,压缩强度 ,黏弹性、润滑性等生物力学性能的影响 ,观察和比较了复合材料的微观形貌。研究表明羟基磷灰石在聚乙烯醇水凝胶中分散均匀 ,良好相容 ,使复合材料的力学强度和润滑性能提高。

纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇/明胶复合水凝胶的结构与性能研究

用溶液共混法制备了纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇/明胶三元复合水凝胶材料。测定了材料的含水率,采用TEM、SEM、EDAX、IR、XRD和燃烧实验对材料的结构进行了表征和分析,并研究了材料的吸水性。结果表明,制备的复合水凝胶组成均一,各组份间存在相互作用,并且具有好的吸水和保水性能。本研究制备的纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇/明胶复合水凝胶可望作为一种人工软骨材料。

纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇复合水凝胶的溶胀性

采用溶液共混合成法制备了纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇(n-HA/PVA)复合水凝胶材料,研究了n-HA含量、冷冻循环次数与复合水凝胶含水率、溶胀比和溶解率之间的关系。结果表明水凝胶含水率、溶胀比和溶解率受冷冻-融化循环次数和n-HA含量的影响。随着n-HA的含量增加,含水率、溶胀比和溶解率逐渐减少。随着冷冻-融化循环次数的增加,含水率和溶解率逐渐降低而溶胀比逐渐增大。

沉淀法原位复合聚乙烯醇(PVA)/羟基磷灰石(HA)水凝胶的结构与性能研究

研究了制备聚乙烯醇 (PVA) / 羟基磷灰石 (HA)复合水凝胶的沉淀法原位复合技术 ,对该法制备的复合水凝胶的力学强度、结晶性能和微观形貌进行了分析 ,并与物理共混法加以比较。结果表明 ,沉淀法原位复合技术可在PVA水凝胶基体中合成得到粒度细 ,分散好的晶相HA陶瓷微粒 ,复合后水凝胶的结晶度和拉伸强度比之基体试样均有大幅度提高。

阿仑膦酸钠/壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶膜的制备与表征

背景:骨质疏松症是牙种植治疗的高风险因素,制备缓释阿仑膦酸钠的组织工程支架应用于骨质疏松患者口腔种植手术是当前口腔骨组织工程研究热点。目的:制备阿仑膦酸钠/壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶膜,表征其缓释性能。方法:(1)采用物理交联法制备不同质量比(壳聚糖与聚乙烯醇的质量比分别为3∶7、5∶5、7∶3)的壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶膜与单纯的壳聚糖、聚乙烯醇水凝胶膜,通过表征水凝胶膜的形貌、水接触角、力学性能、溶胀率与细胞相容性筛选适宜的水凝胶膜作为阿仑膦酸钠的载体。(2)制备含0,0.4,1.2,2.0 mg/L阿仑膦酸钠的单纯壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶膜,将大鼠骨髓间充质干细胞分别与4组水凝胶膜共培养,通过CCK-8法与CD44免疫荧光染色检测水凝胶膜的细胞相容性。将载药壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶膜浸泡于PBS中,采用紫外可见分光光度法检测复合水凝胶膜的药物释放性能。结果与结论:(1)表征结果显示,随着水凝胶膜中聚乙烯醇质量的增加,水凝胶膜的结构密度增加、孔隙率减少,水接触角(均在90°以内)、断裂伸长率与抗压强度增大,平衡溶胀率降低,对大鼠骨髓间充质干细胞的增殖均无影响,单纯壳聚糖水凝胶膜可促进大鼠骨髓间充质干细胞的黏附,3∶7、5∶5比例复合水凝胶膜不影响大鼠骨髓间充质干细胞的黏附,单纯聚乙烯醇水凝胶膜、7∶3比例复合水凝胶膜抑制大鼠骨髓间充质干细胞的黏附,综合以上结果,选择5∶5复合水凝胶膜作为阿仑膦酸钠的载体。(2)CCK-8检测结果显示,含0.4,1.2 mg/L阿仑膦酸钠组复合水凝胶膜无细胞毒性;CD44免疫荧光染色结果显示,含0.4 mg/L阿仑膦酸钠组复合水凝胶膜不影响大鼠骨髓间充质干细胞的黏附,含1.2,2.0 mg/L阿仑膦酸钠组复合水凝胶膜抑制大鼠骨髓间充质干细胞的黏附;含0.4,1.2,2.0 mg/L阿仑膦酸钠的壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶膜在最初6 h内爆发性释放阿仑膦酸钠,此后均匀稳定地释放阿仑膦酸钠,释放时间达96 h以上。(3)结果表明,5∶5比例的壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶膜具有良好的理化性能、细胞相容性,可以作为阿仑膦酸钠的缓释载体。

空心羟基磷灰石亚微球/壳聚糖可注射水凝胶的制备及表征

采用W/O/W复乳法制备空心羟基磷灰石(HAP)亚微球,将空心HAP亚微球均匀分布在壳聚糖/甘油磷酸钠(CS/GP)体系中制备可注射HAP/CS水凝胶(gel 1),同时制备可注射CS水凝胶(gel 2)。用X射线衍射仪、场发射透射电镜、红外光谱、扫描电镜对空心HAP亚微球和水凝胶进行了表征,并比较分析了两种溶胶的成胶时间,溶胶体系的稳定性和凝胶的抗压强度。结果表明复乳法可制备得到直径为300nm左右的HAP空心球;制备的溶胶在生理pH环境中稳定,体温条件下15min左右可转变成凝胶状态,具有可注射性,扫描电镜下观察冻干水凝胶为连通的多孔网状结构,gel2凝胶相对gel 1凝胶有更为疏松的网络结构,但抗压强度仍比gel 1大。研究结果表明,空心HAP亚微球/CS可注射水凝胶可用作组织修复材料。

多孔纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇复合水凝胶的表征

本文通过采用溶盐致孔法,制备了多孔纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇复合水凝胶材料。用透射电子显微镜、红外光谱、扫描电子显微镜和图像分析对材料进行了表征。结果表明纳米羟基磷灰石与聚乙烯醇之间有一定键合,并且多孔纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇复合水凝胶中大孔呈均匀分布且相互贯通,复合水凝胶的含水率在80%左右。该种多孔复合水凝胶是可用于人工角膜支架,是一种很有开发前景的生物医用材料。

聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石复合水凝胶的接触变形与启动摩擦特性研究

选用高分子聚乙烯醇(PVA)和纳米羟基磷灰石(HA)为原料,采用反复冷冻-融化法制备PVA/HA复合水凝胶,在超高精度三维轮廓仪、光学显微镜和S-3000N型扫描电子显微镜上观察PVA/HA复合水凝胶的微观组织形貌,用精密位移传感器对PVA/HA复合水凝胶的接触变形特性进行测量,采用UMT-II型微摩擦磨损试验机评价PVA/HA复合水凝胶的启动摩擦特性.结果表明:PVA/HA复合水凝胶与天然骨组织具有相似的交联网状微观结构,表现出良好的黏弹性;PVA/HA复合水凝胶在滑动过程中的法向位移变化所对应的时间以及启动摩擦系数与接触时间呈现出先减小而后增大的趋势,在相同接触时间下,天然软骨的启动摩擦系数及其对应的滑行时间均比PVA/HA复合水凝胶小;而PVA/HA复合水凝胶的启动摩擦系数与滑动速率无明显的关联性;试样之间法向位移的转折点及其所对应的滑行时间均随滑动速率的增大而减小,这与天然软骨的试验结果基本一致.

聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石复合水凝胶溶胀机制和启动摩擦性能研究

选用高分子聚乙烯醇(PVA)和纳米羟基磷灰石(HA)为原料,采用反复冷冻-解冻法制备PVA/HA复合水凝胶。利用光学显微镜考察PVA/HA复合水凝胶的溶胀性能,用精密位移传感器对PVA/HA复合水凝胶的接触变形特性进行测量,在小牛血清稀释液润滑条件下进行PVA/HA复合水凝胶的往复式摩擦试验,考察冷冻-解冻次数和接触时间对PVA/HA复合水凝胶启动摩擦性能的影响。结果表明:PVA/HA复合水凝胶是一种交联网状微观结构,溶胀性能优异;随着冷冻-解冻次数的增加,PVA/HA复合水凝胶交联度增大,网状结构趋于完善,其接触变形越小,恢复变形所需的时间越短;PVA/HA复合水凝胶在滑动过程中的法向位移量和启动摩擦因数随反复冷冻-解冻次数的增加而减小,随接触时间的延长而增大。

羟基磷灰石/壳聚糖-明胶网络复合材料在模拟体内环境中的特性及对兔桡骨缺损的修复

目的 :考察羟基磷灰石/壳聚糖 -明胶网络复合材料在模拟体液中对微环境的影响及植入兔体内后对骨修复情况。方法 :观察材料在模拟体液中的表面矿化及体系pH、Ca2 + 浓度的变化 ;将材料植入兔桡骨节段性缺损部位 ,考察其生物相容性及对骨折愈合的作用。结果 :羟基磷灰石/壳聚糖 -明胶网络复合材料对机体微环境 pH影响微小、表面矿化效果好 ,有良好的生物相容性和骨传导性。结论 :羟基磷灰石/壳聚糖

纳米羟基磷灰石-胶原蛋白-壳聚糖复合生物材料

采用共沉淀法制备了纳米羟基磷灰石．胶原蛋白．壳聚糖复合生物材料，用IR、XRD、TEM及万能材料实验机等方法对材料性能进行了分析表征。结果表明：羟基磷灰石．胶原蛋白．壳聚糖复合生物材料在晶相组成、化学成分、羟基磷灰石尺寸上具有类骨结构，并具有良好的力学性能．其抗压强度达到128MPa，可满足骨组织修复与替代的要求。有望成为治疗骨缺损的承力替代物。

胶原蛋白/壳聚糖/羟基磷灰石多孔复合材料的制备与表征

从猪皮中提取胶原蛋白,并成功地制备了多孔的胶原蛋白/壳聚糖/羟基磷灰石多重复合材料.利用傅立叶红外光谱(FTIR)、紫外光谱(UV-vis)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TGA)对胶原蛋白和复合材料进行了分析.结果表明:该方法制备的多重复合材料,其平均孔径为200nm,羟基磷灰石的含量高(43%,w/w),具有良好的生物活性和界面粘接效果.

壳聚糖/纳米多层结构羟基磷灰石/明胶复合膜的性能

背景：壳聚糖和明胶具有良好生物相容性和生物可降解特性。壳聚糖/羟基磷灰石和明胶/羟基磷灰石复合材料作为骨组织支架的应用研究也越来越多得到人们的关注。目的：制备一种生物相容性好的壳聚糖/纳米多层结构羟基磷灰石/明胶复合膜,探讨其是否可作为潜在的骨修复和再生的组织支架材料。设计：对比观察。单位：江汉大学化学与环境工程学院。材料：实验于2007-02/08在江汉大学化学与环境工程学院精细化工实验室完成。壳聚糖（浙江玉环海洋生物化学有限公司,重均相对分子质量为1.344×105,脱乙酰度为93%）,明胶（上海医药公司）。方法：壳聚糖/氯化钙溶液在玻璃板上通过流延法形成壳聚糖/氯化钙复合膜。壳聚糖/氯化钙复合膜分别浸泡在磷酸二氢钾溶液,0.1mol/L氢氧化钠溶液和质量分数为0.03的明胶溶液中,所得的复合膜洗涤并干燥得到壳聚糖/羟基磷灰石/明胶复合膜。重复上述过程,得到具有多层纳米羟基磷灰石的壳聚糖/羟基磷灰石/明胶复合膜。扫描电镜观察复合膜的断裂面及膜内羟基磷灰石的形貌。用GMT6503型微机控制电子万能试验机测定壳聚糖膜和复合膜的拉伸强度和断裂伸长率。用WCT-2C微机差热天平测定复合膜的热稳定性。主要观察指标：扫描电镜下复合膜的断裂面及膜内羟基磷灰石的形貌。测定复合膜的力学性能及热稳定性。结果：①扫描电镜下复合膜内羟基磷灰石晶体为厚400nm的多层结构。②随着沉积次数逐渐增加,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率分别为3.83~10.25MPa,3.97%~10.14%。③复合膜的热分解温度为310℃,高于壳聚糖/明胶复合膜的热分解温度（305℃）。结论：通过在壳聚糖/氯化钙溶液、磷酸二氢钾溶液、氢氧化钠溶液和明胶溶液中交替沉积方法制备的壳聚糖/羟基磷灰石/明胶复合膜具有良好的生物相容性和较大的界面积,可作为一种潜在的组织支架材料。

改良纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇多孔复合水凝胶人工角膜材料的生物相容性

背景:如何提高人工角膜在宿主体内的稳定性,减少并发症仍是当前需要解决的关键问题。因此寻找一种理想的生物相容性高的支架材料仍是研究的重点。目的:探讨改良纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇多孔复合物水凝胶和单纯聚乙烯醇水凝胶作为人工角膜材料的生物相容性。方法:(1)倒置显微镜观察改良纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇和单纯聚乙烯醇提取液培养48 h后兔角膜基质成纤维细胞生长情况;(2)MTT法检测改良纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇和单纯聚乙烯醇提取液培养不同时间兔角膜基质成纤维细胞的相对增殖率;(3)新西兰白兔进行人工角膜移植实验,于植入48 h后观察过敏、热原反应以及死亡情况;(4)人工角膜植入4周后取角膜进行苏木精-伊红染色;(5)人工角膜植入4周后,采用ELISA检测血清炎症因子水平;(6)人工角膜植入1-4周,裂隙灯观察角膜、结膜充血水肿、角膜新生血管变化,并统计新生血管出现时间以及新生血管生长面积评分。结果与结论:(1)与空白对照组相比,加入2种人工角膜材料提取液培养细胞48 h后,细胞均稀疏,生长速度缓慢,改良纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇组细胞较聚乙烯醇组生长较快,呈梭形,拉丝现象不明显;(2)与空白对照组相比,加入2种材料提取液培养细胞不同时间后,细胞相对增殖率均明显降低(P<0.05),改良纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇组的细胞增殖率高于聚乙烯醇组(P<0.05);(3)植入2种材料48 h后,改良纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇组仅有2只兔子发生过敏反应,无热原反应和死亡,而聚乙烯醇组有2只兔发生过敏反应,2只发生热原反应,无死亡;(4)植入4周后,与空白对照组比较,两组兔血清炎性因子水平明显增加(P<0.05),改良纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇组的炎性因子水平少于聚乙烯醇组(P<0.05);(5)改良纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇组新生血管出现时间晚于聚乙烯醇组,新生血管生长面积小于聚乙烯醇组(P<0.05);(6)结果表明,改良纳米羟基磷灰石/聚乙烯醇多孔复合水凝胶作为人工角膜材料,在细胞生物相容性方面均优于单纯聚乙烯醇水凝胶,这为临床上人工角膜材料的应用提供了科学依据。

生物活性聚乙烯醇羟基磷灰石复合水凝胶的结构与性能

本工作研究了聚乙烯醇和羟基磷灰石复合型生物活性水凝胶 ,探讨了工艺条件和配方对其拉伸强度 ,压缩强度 ,粘弹性、润滑性等生物力学性能的影响 ,观察和比较了复合水凝胶的微观形貌。研究表明聚乙烯醇和羟基磷灰石可形成接近纳米级的均匀分散结构 ,良好相容 ,使复合凝胶的力学强度和润滑性能提高 。

聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石复合水凝胶的制备及抗菌性能

采用溶液法制备了聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石复合水凝胶,探讨了聚乙烯醇含量对复合水凝胶抗菌性能的影响,用X射线衍射分析(XRD)、红外光谱分析(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等方法对聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石复合水凝胶的晶态结构及分散状态进行了表征,并用抑菌圈法对复合水凝胶的抗菌性能进行检测。研究发现,聚乙烯醇/羟基磷灰石复合水凝胶形成了良好的结晶结构且分散良好,分布均匀,其对金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、白色念珠菌具有良好的杀灭作用,其抑菌圈直径分别达15 mm、20 mm、20 mm,但对大肠杆菌无抵制作用。

羟基磷灰石/聚乙烯醇/壳聚糖水凝胶在模拟体液中的力学性能

从仿生学角度出发，将自制的人工角膜支架材料羟基磷灰石/聚乙烯醇/壳聚糖（n-HA/PVA/CS）浸泡在模拟体液中，对材料的含水率及力学性能进行了测试，并利用扫描电镜、X射线衍射仪、电感耦合等离子体原子发射光谱仪及热重分析仪研究了材料在模拟体液中的形貌、晶体结构、元素组成及热稳定性。结果表明，在模拟体液中，n-HA/PVA/CS复合水凝胶的含水率为80％～86％，具有较高的拉伸强度，能承受正常眼压，且热稳定性较好。在浸泡后期，n-HA/CS/PVA复合材料对Ca2＋的吸附和释放达到动态平衡；而其表面含有微量的纳米羟基磷灰石沉积，有利于纤维细胞的长入。