纳米羟基磷灰石/胶原复合材料制备方法研究

研究了在脱钙骨基质内原位沉积纳米羟基磷灰石的电化学方法 ,探讨了影响沉积的实验因素和条件。并利用红外光谱和X衍射表征无机相的组成 ,透射电子显微镜观测晶体的形态和尺寸 ,光学显微镜观察无机相分布 ,灰化法测定无机成分含量。结果表明 ,电化学方法可以制备出纳米羟基磷灰石/胶原复合材料 ,其无机成分为53.9±3.2% ,并且无机相的组成、分布、性质与自然骨非常一致 。

纳米羟基磷灰石/胶原复合材料修复猪下颌骨缺损后血管内皮生长因子的变化

背景:纳米羟基磷灰石/胶原复合材料可促进下颌骨缺损的修复,但其作用机制尚不明确。目的:探讨纳米羟基磷灰石/胶原复合材料对家猪下颌骨缺损中血管内皮生长因子的影响。方法:取家猪60只(河北医科大学第一医院医学动物实验中心提供),随机分3组,每组20只:假手术组不做任何处理;模型对照组建立10 mm×5 mm×1 mm下颌骨缺损模型;观察组建立10 mm×5 mm×1 mm下颌骨缺损模型,将纳米羟基磷灰石/胶原复合材料植入骨缺损处。术后12周,取下颌骨缺损部位,分别进行苏木精-伊红染色、免疫组织化学染色、X射线检查。实验获得河北医科大学第一医院伦理委员会批准。结果与结论:(1)苏木精-伊红染色显示,观察组材料中心区部分材料降解,大量代谢旺盛的细胞分散在材料空洞中,周围可见大量骨小梁;模型对照组缺损区域被纤维肉芽组织覆盖,未见明显成骨发生;假手术组下颌骨部位组织排列整齐;观察组新生骨小梁面积大于模型对照组(P <0.05);(2)X射线显示,模型对照组可见明显缺损部位;观察组缺损面积明显小于模型对照组;(3)免疫组织化学染色显示,观察组血管内皮生长因子表达高于模型对照组(P <0.05);(4)结果表明,纳米羟基磷灰石/胶原复合材料可促进猪下颌骨缺损的愈合,提高血管内皮生长因子水平。

牙囊细胞与纳米晶羟基磷灰石/胶原复合材料体外相容性研究

目的探讨大鼠牙囊细胞(DFCs)与纳米晶羟基磷灰石/胶原复合材料(nHAC)的相容性,为二者在牙周组织工程中的应用提供依据。方法将大鼠DFCs与nHAC在体外复合培养,通过倒置显微镜、扫描电镜观察细胞与材料的复合情况,用MTT法、碱性磷酸酶活性检测法检测材料对细胞增殖分化的影响。结果DFCs可以在nHAC材料表面及孔隙中良好的黏附、增殖和分化,复合培养5d后nHAC对DFCs的增殖分化表现出一定的促进作用。结论DFCs与nHAC具有良好的生物相容性。

纳米相羟基磷灰石胶原复合材料与人骨髓基质干细胞体外相容性的研究

目的 探讨纳米相羟基磷灰石胶原复合材料(nano HAP/Collagen,NHAC)与人骨髓基质干细胞(hBMSC)相容性,为应用组织工程方法修复骨缺损提供依据。方法 将人骨髓基质干细胞与纳米相羟基磷灰石胶原复合材料体外复合培养,进行形态学和功能测定。结果 骨髓基质干细胞能在纳米相羟基磷灰石胶原复合材料上良好地粘附、增殖、生长。细胞的活性和碱性磷酸酶活性未受到纳米相羟基磷灰石胶原复合材料的影响。结论 纳米相羟基磷灰石胶原复合材料具有良好的细胞相容性,可作为骨组织工程理想的骨载体材料。

聚乳酸/可再生胶原-纤维素复合材料的制备

通过超分子组装的方式制备了多孔胶原/纤维素气凝胶,再通过真空浸渍法与聚乳酸(PLA)复合,经固化后得到完全填充的PLA/胶原-纤维素三维复合材料。首先利用红外光谱分析了多孔胶原/纤维素气凝胶的结构特性,当胶原和纤维素质量比为7∶3时,制备的三维多孔气凝胶最好。由于胶原蛋白和纤维素优异的可降解、可再生能力,进一步以胶原和纤维素质量比为7∶3的样品为研究对象,探讨其溶解再生能力,发现胶原/纤维素气凝胶有优异的溶解再生性能,溶解后胶原/纤维素气凝胶结晶性能基本保持稳定。将溶解再生前后的气凝胶与PLA复合,获得的PLA/胶原-纤维素三维复合材料具有质量轻、密度低、热稳定性好、弹性强等优异性能。研究发现经过100圈循环,PLA/胶原-纤维素复合材料在20 kPa应力作用下压缩形变为19.74%,形变量与初始样品的形变量基本相同。溶解再生后的PLA/胶原-纤维素复合材料其压缩回弹性稍有下降,经过100圈循环其形变量为初始样品形变量的94.1%。

羟基磷灰石—胶原复合材料的溶血实验研究

本实验将羟基磷灰石——胶原复合材料与血液直接触，观察其是否对红细胞有破坏作用。通过与对照组的对比研究，从而对复合材料的血液相容性作出评价。实验符合国际标准化组织规定要求。结果表明，羟基磷灰石──胶原复合材料无溶血作用，具有良好的血液相容性。

羟基磷灰石─—胶原复合材料动物实验的钙磷元素定量分析和扫描电镜研究

本实验将羟基磷灰石—胶原复合材料和单纯羟基磷灰石植入10只成年狗颌骨缺损内，通过对钙、磷元素的定量分析和扫描电镜观察，研究胶原粘结剂的加入对羟基磷灰石生物特性的影响及该复合材料的成骨特性。结果表明，胶原粘结剂的加入不影响羟基磷灰石良好的成骨作用，且对新骨生长有一定的促进作用。复合材料固泣成型作用良好，与新骨形成完全的骨整合。

纳米羟基磷灰石/胶原复合材料在口腔骨缺损中的应用及研究进展

炎症、外伤、肿瘤、先天性畸形以及牙周炎等均可导致口腔骨缺损,植骨或增加骨量是目前口腔骨缺损修复的主要方式。理想的骨修复材料应具有良好的生物相容性、骨诱导性、骨传导性和成骨特性。由于自体骨来源有限,同种异体骨存在免疫排斥反应、疾病交叉感染等问题,因此研发理想的骨修复材料是目前口腔领域的研究热点。纳米羟基磷灰石/胶原复合材料(nano-hydroxyapatite/collagen composite,nHAC)通过体外仿生矿化过程制备,与天然骨组织有相同的化学成分和分层结构,具有良好的生物相容性、骨传导性、骨诱导性和生物降解性等,因而被广泛研究与应用。文章通过检索分析相关文献对nHAC的组成、性能及其临床应用与研究进展做一综述,为其在临床中应用奠定基础。

纳米相复合材料β-磷酸三钙/胶原的细胞相容性研究

目的探索和研究新型纳米相β-磷酸三钙/胶原纤维复合材料(nano-sized β-TCP/CF)的细胞相容性,为纳米活性复合材料在临床和组织工程上的应用提供理论和实验基础。方法用湿化学处理的方法制备新型纳米相β-磷酸三钙/胶原纤维复合材料,并通过X线衍射和扫描电镜对其进行表征。以建立的成骨样细胞MG63细胞株,与纳米复合材料在体外培养体系复合培养,并以单纯的非纳米结构β-磷酸三钙和不加材料的空白作为阳、阴性对照,采用MTT法、扫描电镜及碱性磷酸酶活性检测,观察细胞的黏附、增殖以及在材料表面的形态和对细胞的代谢作用。结果纳米β-磷酸三钙/胶原纤维复合材料上的细胞黏附数、增殖的数量,在材料表面的分布均优于非纳米β-磷酸三钙(P<0.05);和空白对照相比,无显著性差异(P>0.05);碱性磷酸酶的活性在1d、3d、5d虽无明显差异,从第7d始,却明显优于非纳米相β-磷酸三钙。结论本研究显示,纳米相β-磷酸三钙/胶原纤维复合材料与单纯非纳米β-磷酸三钙相比,更能促进成骨样细胞的黏附、增殖及其功能代谢,表明其对成骨样细胞具有良好的细胞相容性,可以成为一种新型的具有应用前途的骨修复或组织工程材料。

阿拉伯树胶对胶原-羟基磷灰石复合材料性能的影响

为改善胶原-羟基磷灰石复合材料的界面结合性能,将阿拉伯树胶引入该体系中,以Ca(NO_3)_2·4H_2O、(NH_4)_2HPO_4、酸溶胶原、阿拉伯树胶为原料,原位合成了胶原-羟基磷灰石/阿拉伯树胶复合材料.采用FT-IR,XRD,SEM表征材料的晶相结构、化学组成和微观形貌,研究了阿拉伯树胶对胶原-羟基磷灰石复合材料结构与性能的影响.结果表明,阿拉伯树胶改变了胶原-羟基磷灰石复合材料的界面形态与结构;随阿拉伯树胶含量的增加,胶原-羟基磷灰石复合材料的晶粒变小,结晶度降低;复合材料的吸水性能和体外酶降解能力都显著下降(P<0.01),其机械性能在一定范围内得到提高.阿拉伯树胶与胶原或胶原-羟基磷灰石之间可能形成了蛋白-多糖复合物,从而起到了交联作用.

纳米羟基磷灰石/胶原骨修复材料

目的制备纳米相羟基磷灰石/胶原(nano-HAp/Collagen,NHAC)复合材料,并检测骨修复性能。方法采用仿生方法制备NHAC复合材料。结果NHAC复合材料成分与微结构具有同天然骨类似的某些特征。复合材料的矿物含量约为50%,矿物相为含有碳酸根的羟基磷灰石,结晶度低,晶粒尺寸为纳米量级。矿物相均匀沉积在Ⅰ型胶原蛋白基质上。NHAC复合材料的力学性能表现为各向同性,其显微硬度可以达到骨皮质显微硬度的下限。用颗粒型NHAC材料压制成的致密种植体植入骨髓腔后,界面层可发生溶解—再沉积的动态快速更新过程。巨噬细胞可在种植体表面或深入种植体内部通过吞噬和胞外降解方式吸收种植体材料。种植体表面及内部被吸收后,伴随有新骨的沉积,这一现象类似骨组织的重塑过程,可使NHAC种植体整合入活体骨的新陈代谢中并最终为自体骨组织所取代。结论NHAC是生物活性材料,种植体与骨组织可形成界面化学键合。

纳米晶胶原基骨材料在骨科疾病中的应用

目的:观察纳米晶胶原基骨材料(简称人工骨)植入后骨愈合的时间和骨修复效果,探讨人工骨在骨科临床的应用范围。方法:于2003-03/2005-03选择江苏大学附属医院骨科收治的骨折后骨缺损患者32例,骨不连患者5例,骨肿瘤患者4例,腰椎峡部裂患者4例。均符合本临床试验所制定的诊断标准,并经X射线片确诊,患者均知情同意。①骨折后骨缺损患者:均为四肢各部位粉碎性骨折,经切开复位后有骨缺损,采用人工骨植入骨缺损处。②骨不连患者:将骨折端瘢痕及硬化骨切除、髓腔打通后,植入人工骨。③良性骨肿瘤患者:将病骨刮除后植入人工骨。④腰椎峡部裂患者:在减压,RF复位、内固定后有2例行自体骨与人工骨混合植入,1例左侧行自体骨、右侧行人工骨植入,另1例在原来行自体骨植骨基础上因愈合欠牢固,而在原植骨处加植人工骨。结果:42例患者获得随访。①骨折后骨缺损患者29例,25例在术后2～7个月先后达临床愈合。另4例中,1例尺骨缺损植人工骨处术后2年尚无骨痂形成,术后2年9个月骨缺损处愈合;1例胫骨中上段粉碎骨折于术后15个月见原骨缺损植人工骨处骨痂形成不多。其余2例为术后过早负重,发生钢板断裂,给予重新手术复位、固定。②骨不连患者5例,有2例于术后9个月愈合,3例单纯植人工骨者未愈,其中2例再手术行自体骨移植,术后1年愈合。③良性骨肿瘤患者4例,骨囊肿2例术后未见复发。骨纤维结构不良2例,术后再次手术,改行自体骨移植。④腰椎峡部裂患者4例,3例术前腰腿痛症状消失,复查X射线片见原峡部断裂影消失。1例仍感下肢麻痛,复查X射线片见植骨愈合欠佳。结论:纳米晶胶原基骨材料具有良好的生物相容性及生物可降解性能,植入体内具有良好的骨传导作用,可用于四肢粉碎性骨折所致的骨缺损;因其不具备骨诱导成分,对于骨不连、良性骨肿瘤等所致骨缺损,宜将纳米晶胶原基骨材料和自体骨混合使用。

微囊化壳聚糖／纳米羟基磷灰石／胶原／聚乳酸复合材料

以多聚磷酸钠（TPP）为交联剂，采用乳化交联法制备了牛血清白蛋白（BSA）壳聚糖控释微球（CMs）。将微球与纳米羟基磷灰石／胶原（nHAC）、聚乳酸（PLA）按不同比例混合，采用热致分相法制备了CMs／nHAC／PLA复合支架材料。利用扫描电镜、激光粒度分析仪、压汞仪和力学性能测试仪考察了微球与复合支架的性能。结果表明：所制备的壳聚糖微球形态良好，呈规则球形，粒径主要分布在20-50μm；随BSA初始用量的增加，微球的载药量从0．78％增大到2．74％，但包封率从86．9％下降到78．4％；控制CMs用量不超过PLA质量的30％，则可保证微球在CMs／nHAC／PLA中的均匀分布，此时复合材料的孔径主要分布在100-200μm，孔隙率不低于83．1％，压缩强度在1-2MPa。这种复合支架材料可望作为人体非承重部位的植入骨修复体和组织工程支架使用。

兔血管内皮细胞和诱导成骨细胞在可注射纳米材料上的共培养

目的:将可注射纳米骨材料与共培养的兔肾血管内皮细胞和兔骨髓间充质干细胞诱导的成骨细胞复合,并构建可注射细胞型纳米组织工程骨,观察它们体外培养的相容性。方法:实验于2003-09/2004-11在苏州大学附属儿童医院完成。①实验材料:取16周龄雄性新西兰大耳白兔,体质量1.5kg左右。②实验方法:麻醉后抽取兔骨髓,用淋巴细胞分离液分离出其中的间充质干细胞,在含体积分数为0.15牛血清的RPMI1640液中培养。骨髓间充质干细胞在条件培养基中,7d后可见细胞变为多边形,碱性磷酸酶和Ⅰ型胶原染色阳性,形成钙结节,表现成骨细胞分化特点。采用三步梯度筛网法,获得肾血管球,5g/L胶原酶Ⅳ37℃消化15～20min,离心沉淀获取血管内皮细胞,在含体积分数为0.15小牛血清的M199中培养。③实验评估:免疫组织化学法进行第Ⅷ因子相关抗原鉴定,透射电镜观察细胞浆Weibel-Palade小体,间接免疫荧光法检测CD31、CD34及CD44的表达。将共培养的兔肾血管内皮细胞、成骨细胞与可注射纳米骨材料体外复合培养,进行形态学观察和功能测定。结果:①在一定培养条件下成功诱导兔骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化。②培养的血管内皮细胞免疫组织化学法检测第Ⅷ因子相关抗原阳性,透射电镜观察到细胞浆中的Weibel-Palade小体,间接免疫荧光法检测CD31、CD34表达阳性,CD44阴性。③共培养的兔肾血管内皮细胞、成骨细胞在可注射纳米骨材料上生长、增殖良好,细胞活性和碱性磷酸酶活性未受到影响。结论:可注射纳米骨材料具有良好的细胞相容性,可作为骨组织工程理想的可注射载体材料。

聚L-乳酸合成新型烧伤材料的生物相容性

背景:最近有研究表明,高分子聚合物聚L-乳酸具有很好的生物相容性,可直接参与人体代谢且无任何不良反应,是一种可用作生物支架的高分子材料。目的:验证高分子聚合物聚L-乳酸的生物相容性。方法:检测胶原复合物及聚L-乳酸的吸湿性能。分别以正常HDMEM培养基、HDMEM培养基+二甲基亚砜、HDMEM培养基+胶原复合物浸提液、HDMEM培养基+聚L-乳酸浸提液培养C3H10T1/2细胞,72 h后观察细胞形态变化。MTT法检测聚L-乳酸浸提液、二甲基亚砜、胶原复合物浸提液对C3H10T1/2细胞的毒性。在兔血中分别加入生理盐水、蒸馏水、聚L-乳酸浸提液及胶原复合物浸提液,检测溶血度。通过兔耳缘静脉分别注射生理盐水、聚L-乳酸浸提液、二甲基亚砜及胶原复合物浸提液,观察过敏反应、热源反应。将胶原复合物及聚L-乳酸分别植入兔背部皮下,4周后检测血清中炎性因子白细胞介素10和白细胞介素23的水平。结果与结论:胶原复合材料单位质量和单位面积的吸湿率均明显低于聚L-乳酸材料(P<0.05)。在聚L-乳酸浸提液中培养的C3H10T1/2细胞生长状态良好,细胞相对增殖率高,材料毒性为1级;聚L-乳酸材料溶血率较低,无过敏反应及热源反应,植入体内后的炎症反应低于胶原复合材料(P<0.05)。证实聚L-乳酸新型皮肤烧伤支架材料具有良好的吸收伤口液体性能及生物相容性。

RCCS中犬成骨细胞-nBGC复合物联合培养的实验研究

目的探讨联合应用成骨细胞、活性玻璃 /胶原纳米复合材料 (nBGC)和旋转式细胞培养系统 (RCCS)体外构建组织工程化骨的可行性。 方法采用骨片组织培养法 ,分离培养犬皮质骨成骨细胞 ,传代培养至第 2代后 ,利用浸泡接种方法 ,形成成骨细胞 -nBGC支架复合物 ,然后在RCCS中培养。扫描电镜观察和上清液分析了解nBGC支架上成骨细胞生长、胞外基质沉积和成骨表型维持的情况。 结果成骨细胞吸附于nBGC支架表面 ,表面可见颗粒状分泌物和丝状胶原纤维 ,形成三维结构的细胞外基质 ;上清液生化分析显示 ,成骨细胞分泌大量Ⅰ型胶原、骨特异性碱性磷酸酶 (B -AKP)和骨钙素 (OCN) ,且分别在 18、2 4和 30d达分泌高峰。 结论nBGC材料和RCCS可以为成骨细胞提供良好的生物学环境 。

兔腰椎间应用可注射型n-HA/Col骨材料融合效果的实验研究

目的观察可注射型纳米羟基磷灰石/胶原(n-HA/Col)复合骨材料在兔腰椎椎间缺损区的融合效果。方法新西兰大白兔16只,通过经腹腔腰椎前路手术建立L5/6、L6/7和L7/S1节段椎间缺损的实验模型,其中L5/6椎间缺损区不植入任何材料,作为空白阴性对照组;L6/7椎间缺损区植入可注射型纳米羟基磷灰石/胶原复合骨材料,作为实验组;L7/S1椎间缺损区植入固体型纳米羟基磷灰石/胶原复合骨材料,作为阳性对照组。所有的动物在术后当日均进行放射学检查,分别在术后4、8、12、16周4个时间点处死4只动物,获取腰椎标本,评估植入材料融合情况;行X线和CT扫描三维重建观察椎间融合形态;Masson染色结果应用Image-proplus 6.0软件计算不同区域骨组织与所在区域的比值,分析椎间融合组织结构。结果术后当日CT显示造模成功。术后4、8、12、16周影像学和组织学结果显示:随着时间延长,L6/7和L7/S1椎间成骨逐渐增强,两者成骨能力无明显差异(>0.05),而L5/6椎间未见明显的成骨影像。结论可注射型纳米羟基磷灰石/胶原复合材料在兔椎体间融合效果确切。

骨及软骨组织工程支架材料（本刊中文部）③

8重组碱性成纤维细胞生长因子／l型胶原复合材料修复兔半月板无血运区软骨损伤 尤微，熊建义，曾清丽，王大平，肖德明/深圳市第二人民医院创伤骨科，广东省深圳市518035）2010年34期6293—6296页。

胶原多糖基纳米羟基磷灰石仿生骨支架材料的研制

目的依据仿生原理制备新型的胶原多糖基纳米羟基磷灰石（HA）复合骨支架材料，并与成骨细胞复合培养，检测其细胞相容性。方法以胶原分子与透明质酸钠的交联产物为模板，调制钙磷盐在液相中沉积其上，得到矿化胶原多糖基复合材料；采用液相分离法与少量聚乳酸复合进一步制备成为三维多孔支架，使用成骨细胞（Mc3T3-E1）接种于该支架上培养。用X—ray衍射、扫描电镜、万能材料测试机等对材料进行观察和测试分析；并用倒置相差显微镜、荧光显微镜、扫描电镜、CCK-8细胞计数试剂盒、碱性磷酸酶（ALP）活性测定等观察和分析细胞在支架材料中的生长、分化情况。结果胶原多糖基纳米HA仿生复合材料的晶粒度较低，晶体极为细小，与天然骨中羟基磷灰石的组装结构类似；该复合支架为多孔状，孔隙率约82％，孔径大小为200～650μm；抗压性能好，成骨细胞可在其上贴附、生长和繁殖，并表现出较高的成骨活性。结论所制备的胶原多糖基纳米HA仿生骨支架材料，无论从组分和结构上均与天然松质骨类似，与成骨细胞相容性好，可望成为较理想的骨组织工程支架材料。

纳米级细胞型组织工程人工骨的构建:修复下颌骨缺损

背景:研究表明将纳米级细胞型组织人工骨用于修复下颌骨缺损能发挥干细胞与纳米级材料的优势,是较佳的生物支架材料,能加速骨及软组织形成。目的:探讨纳米级细胞型组织人工骨构建方法及在下颌骨缺损中的应用效果。方法:取1只新西兰大白兔,利用离心法获得骨髓基质干细胞,定向诱导为成骨细胞。取制备好的纳米相羟基磷灰石胶原复合材料,将3×108 L-1成骨细胞10μL接种到复合材料上共同培养,制备纳米级细胞型组织人工骨。另取20只新西兰大白兔,在下颌体部位制作大小为15 mm×8 mm的单侧洞穿型骨缺损模型,随机数字法分为对照组(n=10)和人工骨组(n=10)。对照组不植入任何材料,人工骨组植入纳米级细胞型组织人工骨,比较2组修复效果。结果与结论:(1)倒置显微镜下可见成骨细胞沿着材料边缘生长,且随着培养时间的延长,细胞数量增加;(2)扫描电镜结果显示:纳米级细胞型组织人工骨材料表面可见大量细胞黏附,细胞呈梭形、多边形,细胞生长良好;(3)人工骨组植入后4周缺损部位缩小;植入后8周下颌骨缺损部位消失,与周围组织无明显界限;对照组植入后4周缺损部位大小变化不明显;8周时缺损部位缩小,与周围组织边界清晰;(4)人工骨组修复后4,8周骨密度、骨小梁厚度及骨小梁数显著高于对照组(P<0.05);(5)人工骨组修复后4周,缺损部位存在较多新生骨,8周时可见大量成熟骨细胞;对照组修复后4,8周可见缺损部位存在少许成骨细胞,骨成熟度低;(6)结果提示,将制备的纳米级细胞型组织人工骨植入新西兰大白兔下颌骨缺损处,可明显促进缺损部位愈合,修复效果理想。