具有抗菌性能骨组织修复材料研究进展

开放性骨折、关节炎(OA)和骨质疏松(OP)等疾病所导致的骨缺损修复术后抗感染已成为临床治疗上的一个难题。骨科围手术期大量应用抗生素易导致细菌耐药并加重患者的经济负担,因此开发非抗生素途径的抗菌骨修复材料是国内外众多科学家的追求与愿景。目前,非负载抗生素的骨修复材料主要有复合无机抗菌剂、复合有机抗菌剂和仿生纳米结构表面抗菌剂三类。现从抗菌作用、生物相容性和各自优缺点对上述三类骨修复材料进行综述,以期为开发新型具有抗菌和成骨作用的多功能骨修复材料提供新思路。

用于复合骨组织修复材料的相容剂的制备及其性能研究

针对目前复合骨修复材料中羟基磷灰石(HA)粒子和聚乳酸(PLA)基体之间相容性差的问题,合成了具有端乙烯基的 PLA 大分子单体,并将其与含有双键的硅烷偶联剂共聚,制备出一种新型相容剂。利用相容剂中硅烷偶联剂水解生成的羟基与 HA 粒子表面的羟基发生缩合反应,使得 HA 和相容剂之间发生化学键合作用,从而改善 PLA基体和 HA 的相容性。利用傅立叶变换红外光谱表征所合成的原料和相容剂,证实为目标产物;利用扫描电镜观察复合材料的微观形貌,发现在复合材料中用相容剂处理过的 HA 和 PLA 界面比较模糊,粒子表面有丝状物出现,说明经过相容剂处理后,HA 与 PLA 基体的相容性得到明显改善。

骨组织修复材料发展现状分析

生物医用材料进入了一个崭新而快速的发展时期。作为重要生物医用材料的骨组织修复材料也成为了国内行业主体的研发热点。但行业发展思维还停留在单纯简单研发的基础之上,大量的研究成果并不能转化成为市场有效的占有率。因此,借助专利数据对骨组织修复材料的发展状况进行剖析,有助于对处于该行业发展中的研发、生产主体制定和调整发展策略。

PHBV/HA骨修复材料的研究

利用硝酸钙与磷酸钠的水溶液制备羟基磷灰石(HA),同时在HA生成过程中与聚羟基丁酸 戊酸酯(PHBV)复合,探索了HA增强PHBV使之适于作为骨修复材料的一种新途径。结果表明,HA的均匀分散增进了复合材料中两相间的相互结合,能明显地提高复合材料的力学性能。

天然生物活性陶瓷珍珠层在骨组织修复中的应用

珍珠层是一种天然的纳米生物陶瓷材料,一直是生物矿物材料学者研究的焦点。本文根据国外文献有关利用珍珠层作为骨植入材料的研究报道,就珍珠层的生物相容性和可降解性,及其所具有的骨诱导和骨传导作用的动物临床实验结果,进行了综合分析和论述。认为珍珠层是一种很有前途的骨植入材料,提出了今后研究的方向。

丝胶蛋白/羟基磷灰石复合支架材料的制备及性能研究

羟基磷灰石(HA)是骨组织中无机物的主要成分。利用丝胶蛋白(SS)良好的生物相容性、生物降解性、细胞相容性,以及含有的羧基和羟基能与Ca2+紧密结合的特点,将氢氧化钙和磷酸以湿法合成的羟基磷灰石按一定的比例加入到浓缩后的丝胶蛋白溶液中,经冷冻干燥制备成丝胶蛋白/羟基磷灰石复合支架材料,期望用于骨替代和骨缺损修复。对丝胶蛋白/羟基磷灰石复合支架材料进行扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外吸收光谱(FTIR)、热力学性能以及力学性能等检测,并探讨不同原料配比对材料结构与性能的影响。结果表明,丝胶蛋白/羟基磷灰石复合支架材料的孔隙分散均匀,孔隙率33.0%～62.5%;支架材料中的HA呈弱结晶态,与人体骨组织中HA的晶体态相似,丝胶蛋白分子呈β折叠结构;随着复合支架材料中HA的比例不断增加,材料的热分解温度提高,热学性能改善,当HA的质量分数达到50%时,弹性模量增大到15.64MPa,呈现较好的结构性能。

植入了骨修复材料的小型猪腰椎椎体不脱钙病理组织切片制备方法

目的:建立植入了骨修复材料小型猪腰椎椎体骨组织标本的不脱钙病理组织切片制备方法。方法:将含骨修复材料的腰椎椎体骨组织标本进行分割暴露组织切面,梯度浓度乙醇脱水后经Technovit 7200 VLC光聚树脂浸润,经黄蓝光共同辐照进行光聚合包埋,借助硬组织病理切磨系统制备含骨修复材料不脱钙病理组织切片。结果:结果显示通过上述方法制备的病理组织切片,经苏木精-伊红(HE)染色及甲苯胺蓝染色后光学显微镜下观察能较好地显示骨的各种组织细胞结构,可清晰的观察到骨小梁的走向及连接情况。结论:研究建立了含骨修复材料骨组织标本病理组织切片制备方法,实现了含骨修复材料不脱钙骨组织病理切片的制备,经病理染色后实现了带植入物的组织学观察,为生物材料及医疗器械动物试验研究提供了新的病理检测手段及组织学评价途径。

透钙磷石骨水泥制备及其载药性能

背景:与其他磷酸钙类骨水泥相比,透钙磷石骨水泥在生物体内具有更好的生物降解能力,能被生物体较快吸收,但其在生物体内的机械性能会有所下降,同时其固化时间过快,可注射性较差。目的:以β-磷酸三钙为主体骨水泥粉末,搭配合适的骨水泥固化液,制备新型透钙磷石骨水泥,改善其固化性能,同时观察其载药性能。方法:以碳酸钙和磷酸氢钙为原料制备β-磷酸三钙粉末;将柠檬酸、磷酸化壳聚糖、明胶、羟丙基甲基纤维素与水混合溶解,制备骨水泥固化液,将β-磷酸三钙、一水合磷酸二氢钙的混合粉末与固化液混合制备透钙磷石骨水泥。考察透钙磷石骨水泥的微观形貌、组成成分、粒径大小及分布、固化时间、抗压强度及释药性能。结果与结论:β-磷酸三钙为微、纳米共混体系,微米级颗粒直径为(2.24±0.38)μm,纳米级颗粒直径为(334.95±151.62)nm;透钙磷石为片状结晶,堆积较为紧密。制备的骨水泥粉末主要成分为透钙磷石,同时还存有部分未反应的β-磷酸三钙。透钙磷石骨水泥的固化时间为(6.20±1.30)min,抗压强度为(22.90±3.13)MPa。药物释放实验证明透钙磷石骨水泥具有一定的缓释能力。

外泌体功能化串晶结构纤维膜的制备及其成骨分化性能

为提高合成可吸收引导骨再生膜的骨诱导活性,通过静电纺丝和溶剂诱导结晶法制备了聚己内酯(PCL)/β-磷酸三钙(β-TCP)串晶纳米纤维膜,并通过聚多巴胺的黏附作用将外泌体负载于纤维膜上进行改性,对复合纤维膜的微观形貌、化学组成、理化性能和细胞成骨分化性能进行测试与分析。结果表明:PCL/β-TCP纳米纤维上成功诱导出串晶结构,且经串晶和聚多巴胺双重修饰的纤维膜具有最佳的表面浸润性和优异的蛋白吸附能力,最终获得的外泌体功能化的串晶纳米纤维膜在串晶结构、聚多巴胺和外泌体共同作用下可促进骨髓间充质干细胞碱性磷酸酶活性的增加,有望应用于体内加速骨愈合。

壳聚糖微球/纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸复合支架制备及其蛋白缓释效果:与单纯纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸支架、壳聚糖微球的比较

背景:骨组织工程骨构建中如何使生长因子持续高效发挥作用是影响成骨速度和质量的关键,现多以各种材料的微球或支架作为缓释载体,但缓释作用有待提高。目的:实验拟制备壳聚糖微球,然后复合到纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸支架上,形成双重缓释作用,并测量对牛血清白蛋白的释放效果。方法:以牛血清白蛋白为模型药物,采用乳化交联法制备壳聚糖微球。将微球与纳米羟基磷灰石、聚乳酸-羟基乙酸按一定比例混合,以冰粒子为致孔剂,采用冷冻干燥法制备壳聚糖微球/纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸复合支架。利用扫描电镜、激光粒度分析仪、压泵仪和力学性能测试仪检测复合支架的形态性能,考察药物在缓释支架上的体外释放规律。结果与结论:所制备的壳聚糖微球形态良好,呈规则圆球形,粒径集中分布在20～40μm,微球药物包封率为86.5%,载药量为0.8%,随牛血清白蛋白初始用量的增加,载药量可升高至2.6%,但包封率下降至74.1%。壳聚糖微球能均匀分布在聚乳酸-羟基乙酸支架上,形成壳聚糖微球/纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸复合支架,孔径为100～400μm,孔隙率>80%,压缩强度为1.1～2.3MPa,10周降解率为26.5%。单纯纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸支架其牛血清白蛋白在36h累积释放量达85%以上,壳聚糖微球其牛血清白蛋白10d累积释放量为33.6%,复合支架其牛血清白蛋白40d累积释放量为81.5%。结果证实包埋壳聚糖微球的纳米羟基磷灰石/聚乳酸-羟基乙酸支架其压缩强度和降解速率合适,对蛋白类药物具有良好的缓释作用,有望作为组织工程的支架材料和生长因子的缓释载体。