纳米羟基磷灰石复合物修复骨缺损实验研究的影像学评价

目的:通过磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)与X线方法检测纳米羟基磷灰石/聚酰胺(n-HA/PA66)复合材料应用于修复骨缺损实验研究,综合评价其成骨能力,为骨缺损修复后全面、准确的影像学评价提供理论依据。方法:30只新西兰大白兔行一侧胫骨髁钻孔,并植入n-HA/PA66复合材料。术后2、4、6、8、12周各时相点摄DR片、MRI及动态增强MRI检查,并取材进行组织学观察。结果:(1)MRI显示n-HA/PA66复合材料与骨组织易于区分,术后第4周开始从材料内部逐步强化,周围软组织水肿逐步吸收,术后12周修复区强化明显,周围水肿基本吸收。(2)X线显示术后第8周开始,缺损填修复区内的骨质增生开始,术后12周缺损区呈高密度骨质修复表现。(3)组织学显示术后4～12周,n-HA/PA66复合材料被界膜分隔成小岛,界膜内可见大量间充质细胞、成纤维细胞及小血管,后形成破骨及成骨细胞,修复区内骨小梁逐步形成。结论:MRI联合X线能够清楚显示n-HA/PA66复合材料修复过程,对早期骨移植的成功有很好预测作用,并兼顾术区周围关节及软组织的恢复显示,具有临床可操作性。

掺铁碳羟基磷灰石复合物对铅离子废水的吸附

采用废弃蛋壳和自制纳米Fe3O4为原材料,采用水热法制备Fe3O4/碳羟基磷灰石复合物(简称掺铁碳羟基磷灰石复合物,Fe-CHAP),将其用于吸附含Pb2+废水。通过BET比表面积、FTIR和XRD等表征手段对样品进行测试,分别探讨了影响吸附性能的主要因素,如pH、吸附剂用量、吸附时间、Pb2+初始浓度以及反应温度等。研究结果表明,在p H=5.0、0.03 g Fe-CHAP、150 mg/L Pb2+初始浓度、作用时间45 min和反应温度323 K等优化条件下,Fe-CHAP对Pb2+的去除率和吸附容量分别为98.59%和492.95mg/g。Langmuir等温模型较好地拟合了吸附实验数据,相关系数高达0.99,饱和吸附容量高达1 111.11 mg/g;准二级动力学模型较好地描述该吸附行为,相关系数高达0.999;热力学参数ΔG、ΔH和ΔS的计算值显示该吸附过程为自发吸热过程。

丝素蛋白/羟基磷灰石复合物对磷酸钙骨水泥性能的影响

目的:磷酸钙骨水泥(Calcium phosphate cement,CPC)以其诸多优点正得到了越来越多的应用,但其较差的力学性能表现也限制了它的使用范围。本研究目的在于改善磷酸钙骨水泥的力学性能,同时评估改性后的磷酸钙骨水泥的其他性能。方法:通过丝素蛋白(Silk fibroin,SF)的矿化自组装方法制备丝素蛋白/羟基磷灰石复合物(silk fibroin/hydroxyapitite composite,SF/HA),按照1%、2%、3%、4%的质量分数加入磷酸钙骨水泥中,与磷酸钙骨水泥组对比。比较内容包括力学强度、抗溃散性能及细胞毒性。结果:以丝素蛋白溶液为液相组的磷酸钙骨水泥强度大约为35 MPa。随后随着添加丝素蛋白/羟基磷灰石复合物的质量分数从1%增至3%,磷酸钙骨水泥的强度逐渐增加(P<0.05),最高约至45 MPa。而当丝素蛋白/羟基磷灰石的质量分数达到4%时,磷酸钙骨水泥的强度较质量分数3%组小幅度下降至43 MPa(P<0.05)。以丝素蛋白溶液作为液相时,磷酸钙骨水泥的抗溃散能力也得到了加强。在MTT法测定细胞活力的对照实验中,无论是加入丝素蛋白溶液或丝素蛋白/羟基磷灰石复合物,都未观察到细胞毒性。结论:在磷酸钙骨水泥中加入3%质量分数的丝素蛋白/羟基磷灰石复合物,能显著提高磷酸钙骨水泥的抗压强度。而丝素蛋白溶液作为液相可改善磷酸钙骨水泥的抗溃散能力。同时,丝素蛋白和丝素蛋白/羟基磷灰石复合物都不表现出细胞毒性。更理想的力学强度和更强的抗溃散能力,大大扩展了磷酸钙骨水泥的应用范围。

纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合物椎间融合器在山羊颈椎融合中的应用

目的:观察纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合物(n-HA/PA66)椎间融合器在山羊颈椎前路融合中的效果。方法:15只成年雌性山羊随机分成A、B、C组,每组5只,均行经前路C3/4椎间盘切除术,A组椎间置入n-HA/PA66椎间融合器植骨;B组置入钛网植骨;C组采用自体三面皮质髂骨块植骨。分别于术前、术后、术后4周、8周及12周拍X线片观察测量各组手术节段平均椎间高度(disc space height,DSH)、椎间角(intervertebral angle,IVA)及前凸角(lordosis angle,LA);12周时处死动物取颈椎标本进行生物力学测试及组织学检查。结果:术前三组DSH、IVA和LA无显著性差异。术后即刻及术后4周三组间DSH无显著性差异(P>0.05);术后8周及12周,A组DSH与B、C组有显著性差异(P<0.05);B组和C组差别无显著性(P>0.05)。术后即刻及术后4周、8周三组间IVA无显著性差异(P>0.05);术后12周,A、B组IVA与C组有显著性差异(P<0.05),A组与B组无显著性差异。术后即刻及术后4周、8周三组间LA差异无显著性(P>0.05);术后12周,A、B组LA与C组有显著性差异(P<0.05),B组与C组无显著性差异。术后12周时,A、B组颈椎标本各向角位移与C组有显著性差异(P<0.05);除后伸外A组各向稳定性优于B、C组;平均刚度均强于B、C组;ROM均小于B、C组(P<0.05)。A组在植骨区和椎间融合器边缘可见大量成熟的骨小梁组织,材料交界处可见大量纤维骨痂及新生骨形成,骨组织与材料表面已发生嵌合;B组的植骨块与椎体间的新生骨小梁已改建为成熟的骨小梁,部分区域尚可见未完全矿化的类骨质;C组可见较多的纤维骨痂形成,在骨小梁表面有红色的类骨质,部分区域有成熟的骨小梁。结论:n-HA/PA66椎间融合器能有效维持椎间隙高度,促进山羊颈椎前路植骨融合。

羟基磷灰石-明胶复合物的制备及表征

对均相沉淀法制备HAP-GEL粉体及溶胶进行了研究,结果表明:采用均相沉淀法可以制得小尺寸且分布均匀的颗粒;HAP-GEL溶胶可以稳定三个月以上;热分析图谱及TEM照片表明,在HAP-GEL结构中HAP微晶和GEL高分子产生了键连作用,且HAP沿着GEL纤维上呈现自组装结构。初步探索了Ca∶P、pH值、温度、搅拌强度、滴加速度、超声时间对产物性能、尺寸及稳定性的影响。采用琼脂糖凝胶电泳和钙红染色法对制备的HAP-GEL作了表面电位定性测试。

羟基磷灰石-SOD纳米复合物的合成与性能

以乙酸钙和磷酸二氢铵为原料,采用原位合成法一步合成羟基磷灰石(HAP)-超氧化物歧化酶(SOD)纳米复合物(HAP-SOP),采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对复合物进行了表征,并考察了SOD的活性,还对各复合物的体外释放行为进行了研究.结果表明,合成的HAP-SOD纳米复合物粒径均匀,粒径在100nm以下,包裹后的SOD活性可达84.7%,且缓释作用明显,24h累计释放率为81.2%.

碱性成纤维细胞生长因子复合纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合物修复兔桡骨缺损

背景:纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合物具有良好的力学性能和生物相容性,可用于骨损伤的修复,是一种有应用前景的骨替代品。碱性成纤维细胞生长因子可促进组织修复,目的:观察碱性成纤维细胞生长因子复合纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合物修复兔骨缺损的效果。方法:构建桡骨缺损兔模型,按植入材料的不同共分为3组,实验组植入纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合物+碱性成纤维细胞生长因子,对照植入组纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合物,空白组无任何材料植入。结果与结论:干预12周时,X射线片检查显示,实验组骨植入区新骨发生骨性融合,髓腔再通骨缺损已基本消失;苏木精-伊红染色结果显示,实验组出现成熟的板层骨、成熟的哈弗氏系统以及破骨细胞增生引起的骨质吸收区;以上结果均为实验组的修复效果优于对照组。证实,碱性成纤维细胞生长因子复合纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合物可促进骨缺损修复,效果优于单独应用纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合物。

羟基磷灰石/凝胶纳米复合物修复兔颅骨缺损的影像学评估

背景:羟基磷灰石/凝胶纳米新型复合物具备与天然骨相同的机械强度,但对骨缺损的修复能力与成骨效果还有待于进一步研究证实。目的:探索羟基磷灰石/凝胶纳米复合物在兔颅骨缺损中的修复效果。方法:建立兔颅顶骨洞型骨缺损模型,缺损区植入羟基磷灰石/凝胶新型复合物,空白缺损设为阴性对照,自体颅骨设为阳性对照。于植入后4,8,12周通过X射线片与CT观察分析骨缺损修复状况。结果与结论:X射线片观察显示,植入后8周,大鼠自体颅骨修复区与周围正常的骨组织形态类似;羟基磷灰石/凝胶纳米复合物修复区中央位置骨质致密,形态接近正常骨组织,边缘略显模糊,植入后12周,羟基磷灰石/凝胶纳米复合物与骨缺损边缘更加模糊,复合物中心呈不连贯状态,空白缺损组可观察到明显的规则的透射阴影。植入后12周CT检测显示,羟基磷灰石/凝胶新型复合物缺损边缘部分紧密融合,与周围的正常骨组织结合为一体。结果说明,羟基磷灰石/凝胶新型仿生复合物在兔颅骨缺损中可取得较好的修复效果。

介孔纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合物支架与成骨细胞的生物相容性研究

背景:目前骨组织工程中,支架材料的生物相容性和生物力学性能都不尽满意,后续的材料降解也是亟待解决的问题。新材料、方法、技术以及医学研究相结合,可以使骨组织工程中支架的外形与结构、生物相容性、降解速率都有很好的改进。目的:通过介孔纳米羟基磷灰石/聚乳酸(nano-hydroxyapatite/poly lactic acid,nHA/PLLA)复合物的支架构建以及与成骨细胞的相容性研究,旨在开发由2种材料复合而成具有更好的生物相容性的骨组织工程支架。方法法:采取冷冻快速成型法制备nHA/PLLA复合物,BET法测定孔隙率,扫描电镜(scanning electron miscroscopy,SEM)观察材料内部结构等进行物理性能表征,X线衍射(X-ray diffraction,XRD)表征材料物理学特性。SEM观察成骨细胞在nHA/PLLA内生长、黏附、增殖情况;荧光倒置显微镜观察并计算细胞在该支架材料内的存活情况;MTT实验测定nHA/PLLA复合物对成骨细胞的活性影响。结果:制备的nHA/PLLA复合物,通道孔径为(164±52)μm,介孔率为89.3%±1.4%;干性和湿性nHA/PLLA复合支架的压缩模量分别为(1354.6±53.7)kPa和(1012.8±61.3)kPa。MTT实验结果表明,nHA/PLLA复合物对成骨细胞活性无显著影响,随着孵育时间的延长,黏附在复合物表面及介孔中的细胞数量逐渐增加。结论:nHA-PLLA复合物是一种性能良好的骨组织工程支架材料,具有制备简单、外形及内部结构符合组织工程支架要求、与成骨细胞的生物相容性好等优点。

生物相容的羟基磷灰石-聚乙烯复合物应用于听骨链成形术的组织病理学研究

近年,各种不同的新型化学合成物被设计成中耳植入物。其中最为常用的材料是羟基磷灰石。羟基磷灰石因其生物相容性而成为听骨链重建的热门材料,但在手术中,用利器修剪或钻孔时容易粉碎或破损。

纳米羟基磷灰石/聚酰胺66盖髓对造牙本质细胞及微血管的影响

背景:前期研究表明,纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合物具有用作根充材料的基本理化性能,对感染髓腔有抗菌性,对细胞无细胞毒性,但将其作为直接盖髓剂的研究还比较片面。目的:观察纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合物用作盖髓剂的组织学反应。方法:取Wistar大鼠12只,在上下颌第一、二臼齿做Ⅰ类洞至露髓,随机分3组,分别采用纳米羟基磷灰石基磷灰石、氢氧化钙盖髓,均以玻璃离子充填。充填后/聚酰胺66复合物、纳米羟7,30 d处死动物,采用血管墨汁灌注法观察牙本质细胞和牙髓微血管组织学变化。结果与结论:①充填后7 d:纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合物组牙髓纤维细胞增生,前期牙本质增厚,血管扩张明显;纳米羟基磷灰石组牙髓纤维细胞增生,前期牙本质无明显增厚,血管扩张;氢氧化钙组髓室大部牙髓组织坏死,下方牙髓纤维细胞增生明显,有一定炎症细胞浸润,血管坏死;②充填后30 d:纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合物组盖髓下方前期牙本质增厚明显,牙髓纤维细胞增生,成牙本质细胞增加,血管扩张;纳米羟基磷灰石组前期牙本质增厚,血管扩张明显;氢氧化钙组穿髓孔下牙髓表面坏死团块,牙髓交界处成牙本质细胞活跃牙本质壁上前期牙本质无明显增厚,坏死区下方血管密集;③结果表明:纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合物具有诱导牙髓细胞再生的作用。

HAP-GEL支架复合成骨细胞修复兔颅骨缺损的实验研究

目的:对羟基磷灰石/凝胶纳米支架(HAP-GEL)复合成骨细胞修复兔颅骨缺损进行组织学评价。方法:将HAP-GEL新型仿生复合物与成骨细胞联合培养,制备兔颅顶骨骨缺损模型,植入HAP-GEL复合成骨细胞,空白骨缺损为阴性对照,自体颅骨为阳性对照。于术后4、8、12周,通过大体标本观察、X线或CT以及组织学观察分析骨缺损修复情况。结果:术后4、8、12周,影像学评估空白缺损均为明显透射影,HAP-GEL复合成骨细胞与自体颅骨修复均为高密度影,骨缺损中央密度接近周围正常骨组织,缺损边缘略显模糊。组织学观察,随着时间延长,材料降解且有新生骨小梁产生。结论:HAP-GEL支架复合成骨细胞在兔颅骨缺损中诱导新骨组织生成,可取得较好的修复效果。