骨生长因子调控骨折愈合机制及在骨再生修复中的作用

背景:研究发现生物复合支架载体诱导骨生长因子在骨折局部的充分表达能够有效缩减骨折愈合的时间。目的:综述国内外相关文献,总结骨生长因子调控骨折愈合机制及应用进展。方法:中文以"骨生长因子、成纤维细胞生长因子、血小板衍生生长因子、转化生长因子β、骨形态发生蛋白、血管内皮生长因子、胰岛素样生长因子"检索CNKI、维普、万方数据库;英文以"BGF、FGF、PDGF、TGF-β、BMP、VEGF、IGF"为检索词检索PubMed数据库,纳入骨生长因子调控骨折愈合机制及其应用研究文章,排除重复及陈旧文献,共纳入文献58篇。结果与结论:各类骨生长因子来源广泛,特点不一,都有各自的作用机制,通过旁分泌、自分泌等多种方式形成局部及系统的协同作用,与靶细胞受体相结合,活化细胞内信号通路,增强细胞功能从而影响细胞迁移、增殖、合成、分化甚至细胞凋亡,有效促进骨愈合、治疗骨缺损。但是骨生长因子具有半衰期短、蛋白易失活等缺陷,通过优化载体设计、递送方式和研发新型生物医学材料能够有效改善骨生长因子的这些缺点,更好地用于骨再生修复。

不同速度延长对骨再生修复的影响

本文报告20只羊和20只兔胫骨上干骺端截骨延长的实验结果,并对不同延长速度下延长区骨再生过程进行了讨论。延长区新骨形成快,其骨愈合过程既有膜内成骨又有软骨内成骨,但是以膜内成骨为主。作者通过X线和组织学检查方法,观察了1.0mm/d、1.5mm/d、2.0mm/d和2.5mm/d 4种延长速度下骨再生过程。结果提示用缓慢速度延长(1.0mm/d),其组织创伤反应小,骨再生迅速,且延长段骨小梁的致密度和成熟度均优于快速延长(2.0mm/d或2.5mm/d)。

基质细胞衍生因子-1与骨再生修复

基质细胞衍生因子-1(SDF-1)可招募骨髓间充质干细胞(BMSC)迁移至特定靶位并诱导BMSC成骨分化和血管内皮祖细胞(EPC)成血管分化,成骨分化与成血管分化紧密偶联。SDF-1与BMSC联合新型支架材料构建的组织工程骨可达到时间与空间的完美结合,有望成为骨不愈合及骨缺损的治疗方法。该文就SDF-1与骨再生修复研究进展作一综述。

上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔正畸科夏伦果和房兵课题组发现纳米生物材料介导免疫调控促进颌骨再生修复

2022年1月,上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔正畸科夏伦果教授和房兵教授团队在ACS Nano杂志在线发表了题为“Biomimetic hydroxyapatite nanorods promote bone regeneration via accelerating osteogenesis of BMSCs through T cell-derived IL-22”的研究论文。

SDF-1/CXCR4轴在骨再生修复中的研究进展

基质细胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor-1,SDF-1)及其受体CXCR4构成SDF-1/CXCR4轴系统具有许多重要的生物学特性和功能。近年来随着该领域的研究不断深入,越来越多的发现表明,SDF-1/CXCR4轴系统在组织损伤及修复中起着重要作用,其在骨组织再生修复中的作用也日益受到关注。该文主要对SDF-1/CXCR4轴系统的生物学特性及其在骨再生修复中的作用进行综述。

BMP-2在骨组织再生和修复上的作用研究进展

骨形态发生蛋白-2(BMP-2)在骨组织再生和修复上发挥着重要的作用,在临床上应用广泛,但是其具体机制尚不明确,仍需更进一步的研究。此外,BMP-2和支架联合应用于骨缺损的治疗、BMP的基因治疗前景广阔,必将成为未来的主要治疗手段。

人骨髓间充质干细胞/细胞外基质复合体用于骨缺损再生修复的研究

目的:评估人骨髓间充质干细胞/细胞外基质复合体(C-BMSC)的骨缺损再生修复能力。方法:体外构建C-BMSC,通过大体观察、HE染色、扫描电镜进行组织形态学检测;TUNEL染色法检测细胞凋亡水平;免疫荧光染色和PCR法检测成骨相关因子的表达水平;大鼠颅骨缺损模型评估C-BMSC体内骨缺损再生修复能力。结果:组织形态学显示5 d组C-BMSC的细胞外基质(ECM)最丰富,ECM将细胞完全包裹,ECM纤维粗壮,小分子物质附着;TUNEL染色结果提示3 d与5 d组细胞凋亡数量接近,而7 d时细胞凋亡显著增加(P<0.001);PCR结果表明C-BMSC对ALP、COL-1、Runx2和OCN表达均高于细胞膜片(P<0.05);免疫荧光结果显示C-BMSC中ECM对ALP、COL-1、BSP表达均呈阳性;大鼠颅骨移植实验结果表明C-BMSC组骨体积与软组织体积比显著高于空白组。结论:本研究证明C-BMSC具有良好的成骨分化能力,这为骨缺损再生修复提供了一种新的策略。

应用膜引导骨再生技术修复上颌侧切牙种植位点骨缺损的临床分析

目的分析上颌侧切牙种植位点骨缺损采用膜引导骨再生技术修复治疗的有效性。方法随机选择我院2016年3月至2017年2月收治的76例上颌侧切牙种植位点骨缺损患者,分成观察组与对照组,对照组采用上前牙二期种植治疗,观察组采用膜引导骨再生技术修复治疗,对比两组患者治疗效果。结果数据表明,观察组与对照组修复成功率分别为97.36%、78.94%,相对于对照组来说,观察组修复成功率较高(P<0.05);观察组、对照组美学满意度分别为94.73%、71.05%,观察组美学满意度较高(P<0.05)。结论膜引导骨再生技术修复用于上颌侧切牙种植位点骨缺损临床中可获得确切的效果,明显改善患者治疗美观性。

免疫细胞对骨髓间充质干细胞成骨分化作用及机制的研究进展

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)在骨缺损修复和骨再生中的作用得到了广泛研究。许多证据表明,有效的内源性骨再生需要免疫系统的协调。在骨缺损愈合中,免疫细胞和BMSCs的相互作用是促进骨形成的关键。近年来的研究发现,多种免疫细胞通过释放的细胞因子和信号促进BMSCs的成骨向分化,从而利于骨缺损修复和骨再生,成为新的骨缺损修复治疗靶点。因此,本文就免疫细胞对BMSCs成骨作用及其相关机制的研究现状进行综述。

口腔修复生物膜引导骨再生在牙种植中的应用效果观察

目的探讨口腔修复生物膜在牙种植中引导骨再生的效果。方法收集行牙种植患者50例,根据屏障膜材料不同分为对照组(钛膜修复膜)和观察组(口腔修复生物膜),比较两组治疗效果及安全性。结果随访6个月,对照组修复成功19例(76.0%),修复失败6例(24.0%);观察组均修复成功,成功率100%;两组修复成功率差异有统计学意义(P<0.05);两组治疗后1周、6个月和12个月植骨厚度和成骨厚度差异均有统计学意义(均P<0.05);两组不良反应发生率差异有统计学意义(P <0.05)。结论口腔修复生物膜引导骨再生效果较好,修复成功率高,且安全性良好。

可注射性纳米粒/凝胶复合物缓释SDF-1α体系促进颅骨再生的研究

目的采用壳聚糖(CS)为主要原料制备可缓释基质细胞衍生因子-1α (SDF-1α)的纳米粒,将其与壳聚糖/β-甘油磷酸钠(CS/β-GP)水凝胶复合,通过持续释放SDF-1α诱导大鼠颅骨再生修复情况。方法分别制备SDF-1α/壳聚糖/羧甲基壳聚糖纳米粒(SDF-1α/CS/CMCS NPs)和CS/β-GP水凝胶,将SDF-1α和SDF-1α/CS/CMCS NPs分别混入CS/β-GP水凝胶中并观察其对SDF-1α的缓释效果。将CS/β-GP水凝胶负载SDF-1α (Gel/SDF-1α组)和SDF-1α/CS/CMCSNPs (Gel/SDF-1α-NPs组)植入大鼠颅骨缺损,未植入材料组作为空白对照组。采用Micro-CT、HE染色及马松三色(MT)染色等方法观察和分析8周后大鼠颅骨再生修复的效果。结果纳米粒/凝胶复合物缓释SDF-1α体系对SDF-1α具有明显的持续释放作用。Micro-CT结果分析显示:Ge1/SDF-1α-NPs组骨再生效果显著优于空白对照组和Ge1/SDF-1α组。HE和MT组织学分析结果也显示:Ge1/SDF-1α-NPs组较空白对照组和Ge1/SDF-1α组可以获得更多的新骨形成。结论纳米粒/水凝胶复合物缓释SDF-1α体系可以通过持续释放SDF-1α促进大鼠颅骨再生修复。

第四军医大学西京医院成功实施世界首例组织工程再生骨修复大段骨缺损技术

2017年6月13日,世界首例通过组织工程方法修复长度超过10cm的负重骨骨缺损病例在第四军医大学西京医院成功实施,实现了国际性难题——组织工程再生骨修复大段骨缺损的重大突破。 据了解，该技术通过采集患者自身细胞，培养获得足够细胞数量后，复合到能与人体相容的多孑L生物材料上形成组织工程骨复合物，再植入患者体内骨缺损处进行修复。即在体外根据骨缺损形状尺寸，定制构建“长出”个性化、带有细胞活性的组织工程再生骨。

磷酸钙/壳聚糖/小分子腺苷复合材料修复大鼠颅骨极限骨缺损

目的观察新型生物复合材料在SD大鼠颅骨极限骨缺损中的修复效果,为骨组织工程的相关的基础研究提供实验证据。方法取18只8周龄的雄性SD大鼠,制作颅骨缺损直径达8 mm的圆形极限骨缺损模型,并随机分入不同组,观察时间为12周。分组情况如下:在颅骨缺损中植入单纯使用蒸馏水作为成形剂的8 mm直径的磷酸钙骨修复替代材料(CPC)支架材料(CPC对照组);在颅骨缺损中植入使用10%壳聚糖溶液作为成形剂的8 mm直径的CPC支架材料(CPC/CN组);在颅骨缺损中植入用10%壳聚糖液体作为成形剂并每个含有300μg小分子腺苷的8 mm直径的CPC支架材料(CPC/CN/AD组)。对标本进行X线、CT、苏木素-伊红染色(HE染色)及相关的定量分析。结果 X线影像提示各组骨缺损均有不同程度的修复,骨折线逐渐模糊,CPC/CN/AD组的骨缺损基本修复。CT结果也是如此。HE染色切片3组均未见急慢性炎症细胞,缺损中可见新生骨组织,新生骨内及周围可见散在的新生血管,新生骨面积百分数提示CPC/CN/AD组新生骨面积百分数显著大于CPC/CN组和CPC对照组(P<0.05),新生血管密度定量提示CPC/CN/AD组的新生血管密度均显著大于另外两组(P<0.05),但CPC/CN组与CPC对照组之间差异无统计学意义(P>0.05)。结论磷酸钙/壳聚糖/小分子腺苷复合材料与传统单纯磷酸钙骨修复替代材料相比具有更好的促成骨作用,是一种相对理想的新型骨再生修复替代材料之一。

构建载免疫调节肽/miR-26a复合物微球缓释体系的体内成骨

背景:课题组前期研究证明,免疫调节肽DP7-C具有良好的免疫调节功能,并可高效转染递送miRNA进入细胞发挥调控功能。目的:制备并筛选不同尺寸的多孔聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球,装载免疫调节肽DP7-C/miR-26a复合物,构建并优化缓释体系,验证其生物相容性及体内成骨能力。方法:(1)微球制备:以碳酸氢铵作为造孔剂,通过双乳化法制备多孔聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球,通过调整转速制备3种不同尺寸的多孔微球,将微球分散于免疫调节肽DP7-C/miR-26a复合物溶液中,制备载药微球,通过微球物理性能表征、投入产出比、包封率及缓释性能,筛选出最佳载药多孔聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球,用于后续实验。(2)体外细胞实验:将不同质量浓度的载药与未载药微球溶液分别与大鼠骨髓间充质干细胞共培养,采用CCK-8法检测微球的生物相容性。(3)动物体内实验:取9只成年SD大鼠,按照随机数字表法分为空白组、对照组、实验组,每组3只。3组均建立直径5 mm颅骨缺损模型,空白组不进行干预,对照组植入未载药微球,实验组植入载药微球,术后8周,分别进行主要脏器及颅骨缺损区病理形态、碱性磷酸酶免疫组化染色检测。结果与结论:(1)微球制备:通过相关检测结果得出,相较于转速500,1200 r/min,转速1000 r/min制备的载药微球具有均匀的尺寸、更高的产率及良好的缓释性能,可用于后续实验。(2)体外细胞实验:CCK-8检测结果显示,载药与未载药微球溶液对骨髓间充质干细胞的增殖无影响,无明显的细胞毒性。(3)动物体内实验:苏木精-伊红染色显示,各组大鼠内脏未发生与实验干预相关的病理学改变。苏木精-伊红及Masson染色显示,空白组缺损部位主要被纤维结缔组织增生占据,可见少量血管生成,未见明显新骨生成;对照组缺损部位可见少量新骨生成及不同程度纤维组织增生,可见新生毛细血管;实验组缺损区域有明显新骨生成及不同程度纤维组织增生,可见新生毛细血管。免疫组化染色显示,实验组缺损部位碱性磷酸酶表达高于对照组、空白组(P<0.05)。(4)结果显示,多孔聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球/免疫调节肽miR-26a复合物缓释体系具有良好的生物相容性及体内成骨性能,可促进大鼠颅骨临界骨缺损的再生修复。

新型Mg-Y-RE(WE43)镁合金骨再生材料在临床中的应用分析

分析探究牙体硬组织损伤修复中应用新型可降解Mg-Y-RE(WE43)镁合金骨再生修复材料的效果。方法:从我院收治的牙体硬组织损伤修复的患者中选取102例进行研究(186颗患牙),对其临床资料进行回顾性分析,按照其选择的修复材料的不同分为对照组(Ti-6Al-4V(TC4)钛合金材料,51例,95颗患牙)和研究组(新型可降解Mg-Y-RE(WE43)镁合金骨再生修复材料,51例,91颗患牙),从牙齿敏感性、自觉疼痛程度、口腔健康方面比较两组修复效果。结果:两组牙齿敏感性无明显统计学差异(P>0.05);治疗后研究组自觉疼痛程度显著较轻,且研究组发生龋齿、牙髓炎、牙周炎的概率也比对照组低(P<0.05)。结论:采用新型可降解Mg-Y-RE(WE43)镁合金骨再生修复材料修复牙体硬组织损伤可使患者自觉疼痛程度有效减轻,对其口腔健康状况的改善显著有利。

β-TCP材料改性研究进展及在骨缺损修复中的应用

大段骨缺损再生修复是临床骨科面临的难题之一,利用组织工程材料修复大段骨缺损是最具前景的治疗方式。β-TCP材料由于具有与自体骨相似的无机成分,良好的生物相容性、可吸收降解以及骨传导等性能被广泛应用于骨科临床治疗。虽然β-TCP材料是一种最具潜力的骨替代材料,但是还存在诸如降解速率与新骨再生速率不匹配、脆性大力学强度不够、骨诱导能力差等缺陷,从而阻碍其临床应用。采用其他材料对β-TCP材料改性提高降解、力学及骨诱导等性能是目前研究热点。本文就β-TCP材料改性研究及在骨缺损再生修复中的应用作一综述。

纳米晶仿生钙磷颗粒的理化性质及细胞相容性

背景:临床上人工合成的羟基磷灰石陶瓷颗粒被广泛用于修复大体积骨缺损,但制备过程中的高温烧结会降低羟基磷灰石陶瓷颗粒的可降解性和生物活性,限制其骨修复效果。目的:采用新型低温沉积技术制备纳米晶仿生钙磷颗粒,表征其理化性能与细胞相容性。方法:采用改良后的过饱和钙磷矿化液和重复静置重悬洗涤方式制备纳米晶仿生钙磷颗粒,以羟基磷灰石生物陶瓷颗粒为对照,通过扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪表征两种颗粒的形貌和物相组成,通过BET-N2法、硬度和接触角测试表征两种颗粒的比表面积、孔隙度分布、硬度和亲水性行为,利用BCA法检测两种颗粒对牛血清白蛋白和胎牛血清蛋白的吸附性能。将两种颗粒或颗粒浸提液分别与人脐带间充质干细胞共培养,采用MTT法检测细胞增殖。结果与结论:①扫描电镜显示两种颗粒表面略微粗糙并伴有微小颗粒存在,羟基磷灰石生物陶瓷颗粒表面致密光滑,纳米晶仿生钙磷颗粒主要由不均匀纳米尺寸的针/板状晶体组成,并在晶体之间形成纳米孔结构。X射线衍射、傅里叶变换红外光谱显示,相较于羟基磷灰石生物陶瓷颗粒,纳米晶仿生钙磷颗粒的结晶粒小、结晶度低,含有更多的结合水和碳酸根基团。与羟基磷灰石生物陶瓷颗粒相比,纳米晶仿生钙磷颗粒具有更高的比表面积、更好的亲水性、更低的硬度与更高的蛋白吸附能力。②MTT检测结果显示,两种颗粒浸提液基本无细胞毒性,人脐带间充质干细胞在两种颗粒表面存活良好,并且纳米晶仿生钙磷颗粒表面的细胞增殖活性更强。③结果表明与羟基磷灰石生物陶瓷颗粒相比,纳米晶仿生钙磷颗粒具有更好的理化性能与细胞相容性。

仿生电活性涂层钛植入材料促进骨结合的实验研究

目的评价仿生电活性钛酸钡(BaTiO3,BTO)/聚偏氟乙烯-三氟乙烯P(VDF-TrFE)涂层钛植入材料促进骨结合性能的效果。方法首先将直径为2 mm、长度为5 mm的医用纯钛圆柱进行表面喷砂-酸蚀处理,然后将BaTiO3/P(VDF-TrFE)溶液均匀涂覆在钛柱表面。待烘干后对涂层表面进行电晕极化处理。采用扫描电镜、能谱分析、原子力显微镜、水接触角测量仪分别对材料表面形貌、元素组成、表面粗糙度和亲疏水性进行表征检测,PLLA涂层钛柱作为对照材料。选取实验兔4只,在双侧胫骨位置各制备3个间隔为1 cm的圆形缺损,在左侧胫骨植入PLLA涂层钛柱,右侧胫骨植入仿生电活性涂层钛柱,术后4周和12周分别取材进行硬组织的骨形态检测分析。采用SPSS15.0软件对数据进行统计分析。结果理化性能表征检测显示,BaTiO3/P(VDF-TrFE)涂层和PLLA涂层均匀附着在钛柱表面,涂层厚度约50μm,且表面结构致密。电活性涂层可见钛酸钡纳米颗粒均匀分布在P(VDF-TrFE)基体内。两种涂层表面的粗糙度和水接触角无明显差异。电活性涂层具有稳定的压电性能,且压电常数接近生理量级。动物实验显示,术后4周,仿生电活性涂层材料表面和新骨结合紧密,涂层材料稳定无降解;而PLLA涂层材料表面由于材料有部分降解导致新骨结合较差,电活性涂层的骨结合率明显高于PLLA涂层。术后12周,两组的新骨成熟程度均增加,骨陷窝明显,仿生电活性涂层仍然保持稳定状态;而PLLA涂层进一步发生降解,和新骨结合程度弱于电活性涂层组。结论仿生电活性BaTiO3/P(VDF-TrFE)涂层钛可能作为一种具有促进骨整合功能的种植体涂层材料。

斑马鱼动物模型在骨骼疾病研究中的应用现状分析

本综述对新型模式动物斑马鱼模型在骨骼疾病研究中的应用现状做出分析和评价。从中英文数据库中筛选文献,就胚胎斑马鱼和成年斑马鱼两种模型的应用情况、个体特征与研究优势、不足方面展开综述。文献筛选共纳入107篇文献,大体分类包括骨质疏松方向、骨代谢方向、骨发育方向、骨再生与修复方向、药物筛选方向等;涉及胚胎斑马鱼文献88篇,成年斑马鱼文献26篇。其中胚胎斑马鱼模型多用于骨组织的发育、活体染色、建立特异性转基因品系与突变体基因筛选及高通量药物筛选等方面;成年斑马鱼被应用于骨质疏松、骨再生与修复较多。斑马鱼独特的结构与生理,为骨骼疾病的研究提供了一种全新的、高效而灵活的动物模型,并且能为研究中医中药提供一种重要的模型。