聚三亚甲基碳酸酯/β-磷酸三钙微球支架修复大鼠骨缺损

背景:目前单一支架材料难以满足骨组织工程的成骨需要,多种材料组合的微球支架可以扬长避短,具有巨大的应用潜力。目的:探究新型复合材料聚三亚甲基碳酸酯/β-磷酸三钙微球支架在动物体内的生物相容性、降解性及骨诱导性。方法:制备β-磷酸三钙骨水泥与聚三亚甲基碳酸酯/β-磷酸三钙微球支架。将18只雄性SD大鼠按体质量分层随机分为3组,空白对照组双侧股骨缺损处不植入任何材料,对照组双侧股骨缺损处植入β-磷酸三钙骨水泥,实验组双侧股骨缺损处植入聚三亚甲基碳酸酯/β-磷酸三钙微球支架,每组6只。术后4,8,12周,取出双侧股骨进行苏木精-伊红染色、Masson染色及骨钙素免疫组化染色。结果与结论:①苏木精-伊红染色与Masson染色:术后4周时,空白对照组骨缺损处由纤维组织包绕,大量炎性细胞聚集;对照组材料大部分降解,由纤维组织包绕,材料边缘有少量新生骨基质、骨小梁形成,周围有少量炎性细胞;实验组材料无明显降解,由纤维组织包绕,材料边缘有少量新生骨基质、骨小梁形成,周围有少量炎性细胞。至术后12周时,空白对照组骨小梁形态规则,彼此连接,无炎性细胞;对照组材料完全降解,骨小梁形态规则,形成厚的板层状,无炎性细胞;实验组材料部分降解,骨质增多、致密,无炎性细胞。②免疫组化染色:随着时间的延长,对照组骨缺损处骨钙素表达呈先升高后降低的趋势,空白对照组、实验组骨钙素表达呈逐渐升高趋势,对照组、实验组各时间点的骨钙素表达均高于空白对照组(P<0.05),实验组术后12周的骨钙素表达高于对照组(P<0.05)。③结果表明:聚三亚甲基碳酸酯/β-磷酸三钙微球支架具有较好的生物相容性、骨诱导性和适中的生物降解性。

新型多孔β磷酸三钙作为骨组织工程支架材料的实验研究

目的探讨新型多孔β磷酸三钙(βtricalcium phosphate,β-TCP)作为骨组织工程支架材料的应用效果。方法将兔骨髓间充质干细胞(marrow mesenchymal stem cells,MSCs)与β-TCP复合培养,实验组于24孔培养板中每孔加入3mm×3mm×3mm的β-TCP小块与细胞混合培养,对照组单纯接种细胞。培养后至10d内行倒置相差显微镜观察,第6天行扫描电镜观察细胞生长情况并与对照组比较;复合培养3、6、9、12d MTT法测定细胞增殖情况并与对照组比较以判断其细胞相容性。通过不同浓度(100%、50%、10%、1%、0)的β-TCP浸提液对细胞增殖的影响检验其细胞毒性。将MSCs诱导为成骨细胞,并与β-TCP复合修复兔桡骨1.5cm大段骨缺损,术后2、6、12周分别取材通过组织学、X线片和放射性核素骨扫描(emission computed tomograph,ECT)检验其成骨效果。结果MSCs细胞接种后4h可见部分细胞贴壁,12h后完全贴壁,细胞呈多角形、梭形;8～10d后汇成单层,实验组细胞生长与对照组相似。第6天倒置相差显微镜和扫描电镜观察可见细胞黏附性良好。MTT法测定示实验组与对照组各时间点吸光度(A)值比较差异无统计学意义(P>0.05)。各时间点不同浓度β-TCP的细胞毒性均为0级。组织学、X线片和ECT均显示复合材料能够修复兔桡骨的大段骨缺损,且体内降解速率与骨的形成速率一致。结论新型多孔β-TCP具有独特的三维立体结构,优良的理化性质,是一种良好的骨组织工程支架材料。

β-磷酸三钙多孔陶瓷与骨髓间充质干细胞生物相容性的体外实验研究

目的 探讨 β 磷酸三钙 (β tricalciumphosphate ,β TCP)多孔陶瓷与骨髓间充质干细胞 (bonemarrowmes enchymalstemcells ,BMSCs)的生物相容性 ,为组织工程方法修复骨和软骨缺损提供依据。 方法 将骨髓间充质干细胞与β 磷酸三钙多孔陶瓷复合并体外培养 ,然后进行形态学、细胞增殖、DNA含量、蛋白质含量测定。 结果 骨髓间充质干细胞能够贴附在 β 磷酸三钙多孔陶瓷孔隙内生长 ,其DNA复制和蛋白合成功能不受 β 磷酸三钙的影响。 结论 β 磷酸三钙多孔陶瓷生物相容性良好 ,可作为组织工程的支架材料应用于骨和软骨缺损的修复。

磁性复合骨水泥的体外细胞毒性

背景:磁性复合骨水泥作为一种新型骨转移治疗材料,不仅能对骨缺损进行修复,还能在交变磁场下升温杀死骨肿瘤。目的:检测磁性复合骨水泥对小鼠L929成纤维细胞增殖活性的影响及细胞毒性反应。方法:采用CCK-8法检测含0%(即磷酸钙骨水泥组),10%,20%Fe3O4的磁性磷酸钙骨水泥浸提液及含0%(即聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥组),10%,20%Fe3O4的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥浸提液对对数生长期小鼠L929成纤维细胞的毒性作用,每种浸提液又分为50%与100%两个浓度梯度;以正常培养基培养的小鼠L929成纤维细胞作为阴性对照组。结果与结论:①在100%浓度梯度下:除含20%Fe3O4的磁性聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥组细胞数量较少、细胞形态异常外,其余磁性聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥组细胞生长状态良好;含10%Fe3O4的磁性磷酸钙骨水泥组培养24h时表现出轻度细胞毒性,毒性2级;含20%Fe3O4的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥在24-72h为表现出轻、中度细胞毒性,毒性为2,3级。各磁性磷酸钙骨水泥组细胞数量及形态正常。②在50%浓度梯度下:各组细胞形态均正常,细胞毒性为0级或1级。表明磁性聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥具有轻、中度细胞毒性,磁性磷酸钙骨水泥细胞相容性良好,基本无细胞毒性。

磷酸三钙与珊瑚羟磷灰石细胞相容性的实验研究

目的 探讨磷酸三钙 (TCP)、珊瑚羟磷灰石 (CHA)与骨髓基质细胞的生物相容性 ,为用组织工程方法修复牙周组织缺损提供依据。方法 将骨髓基质细胞分别与TCP、CHA复合体外培养 ,进行形态学观察、细胞增殖、矿化能力测定。结果 骨髓基质细胞能在TCP、CHA上贴附、生长 ,其增殖功能不受影响 ,矿化能力亦无明显变化。结论 TCP、CHA具有良好的生物相容性 ,可作为骨髓基质细胞的载体应用于牙周组织工程研究。

新型神经导管复合材料与骨髓间充质干细胞的相容性

背景:理想的神经修复材料要有良好的生物相容性、生物可降解性、可塑性以及一定的机械强度。目的:观察自行研制的精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸多肽接枝聚(羟基乙酸-L-赖氨酸-乳酸)/聚乳酸/β-磷酸三钙/神经生长因子复合材料与大鼠骨髓间充质干细胞的细胞相容性。方法:将从SD大鼠骨髓中分离纯化的第3代骨髓间充质干细胞与精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸多肽接枝聚(羟基乙酸-L-赖氨酸-乳酸)/聚乳酸/β-磷酸三钙/神经生长因子复合材料或浸提液共同培养作为实验组,并以含体积分数10%胎牛血清的培养液培养骨髓间充质干细胞作为对照组。观察细胞在复合材料上的生长、存活及凋亡情况。结果与结论:MTT检测结果显示,共培养5,7d,实验组吸光度值高于对照组(P<0.05);流式细胞仪AnnexinV-FITC/PI双染法结果显示,实验组细胞凋亡率显著低于对照组(P<0.05);扫描电镜观察见骨髓间充质干细胞在精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸多肽接枝聚(羟基乙酸-L-赖氨酸-乳酸)/聚乳酸/β-磷酸三钙/神经生长因子复合材料表面生长良好,胞体发出多个突起,并交织成网状,呈典型的神经元样细胞表现。可见精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸多肽接枝聚(羟基乙酸-L-赖氨酸-乳酸)/聚乳酸/β-磷酸三钙/神经生长因子复合材料与骨髓间充质干细胞具有良好的细胞相容性,可作为优良的载体用于构建人工仿生神经。

纳米双相陶瓷人工骨的成骨及降解

背景:烧结后的纳米羟基磷灰石结晶度很高,在体内很难降解;纳米β-磷酸三钙的降解速度太快,不利于体内生物组织在材料上附着,不利于引导成骨。目的:观察纳米羟基磷灰石/纳米β-磷酸三钙双相陶瓷人工骨的成骨及降解性能。方法:将36只青紫蓝兔随机分为实验组、对照组及空白组,制作左侧挠骨缺损模型,实验组与对照组分别植入纳米羟基磷灰石/纳米β-磷酸三钙双相陶瓷人工骨、纳米羟基磷灰石人工骨,空白组不植入任何材料。术后4,8,12周观察成骨和材料降解情况。结果与结论:①术后12周时X射线:实验组可见材料基本降解,连续性骨痂通过骨缺损部位。对照组材料未见明显降解,骨缺损处有骨痂修复。空白组骨缺损未见修复。②术后12周时组织学观察:实验组材料孔隙内以骨细胞和成骨细胞为主,有少量软骨细胞,出现散乱的骨松质,材料完全降解。对照组材料孔隙内以骨细胞为主,有少量成骨细胞和软骨细胞,材料未见明显降解。空白组可见纤维结缔组织及胶原纤维。③术后12周时扫描电镜观察:实验组材料降解,骨缺损部位被新生骨松质取代。对照组材料未见降解,骨缺损部位大都被新生骨松质取代。空白组无明显骨重建。表明纳米羟基磷灰石/纳米β-磷酸三钙双相陶瓷人工骨具有良好成骨能力及降解性能。

羟基磷灰石结合β-磷酸三钙及海藻酸盐作为牙槽骨修复材料的比较分析

背景:牙槽骨修复材料的种类很多,可以分为天然生物材料,人工合成材料和复合材料,各种类型的材料还可以通过化学生物等方法进行合成,其均有各自的优势和不足。目的:比较羟基磷灰石/β-磷酸三钙、纳米碳化羟基磷灰石海藻酸盐及单纯羟基磷灰石3种牙槽骨修复材料的细胞毒性及生物相容性。方法:将羟基磷灰石/β-磷酸三钙浸提液、纳米碳化羟基磷灰石海藻酸盐浸提液、羟基磷灰石浸提液分别与小鼠成骨前细胞、人成骨细胞共培养,XTT实验检测细胞线粒体活性(以单独培养的细胞为对照组),结晶紫分析实验检测细胞毒性(以DMSO培养的细胞为对照组)。取20只Wistar大鼠(购自北京维通利华实验动物有限公司),制备上颌右侧中切牙牙槽骨缺损模型,随机分4组干预:对照组不植入任何材料,其余3组分别植入羟基磷灰石/β-磷酸三钙、纳米碳化羟基磷灰石海藻酸盐及单纯羟基磷灰石材料,植入后7,21,42d,检测血清中RANKL、骨保护素质量浓度。实验已通过西南医科大学动物伦理委员会审批批准,审批号:IACUC20170315-07。结果与结论:①3组材料浸提液中小鼠成骨前细胞的线粒体活性与对照组比较差异无显著性意义(P>0.05),3组材料浸提液中人成骨细胞的线粒体活性与对照组比较差异均无显著性意义(P>0.05);3组材料浸提液中,纳米碳化羟基磷灰石海藻酸盐浸提液中两种细胞的线粒体活性最高;②3组材料浸提液对小鼠成骨前细胞与人成骨细胞的毒性均明显低于对照组(P<0.05);3组材料浸提液中,纳米碳化羟基磷灰石海藻酸盐浸提液对两种细胞的毒性最低;③纳米碳化羟基磷灰石海藻酸盐材料植入后7d的RANKL质量浓度低于21d(P<0.001),植入后42d的骨保护素质量浓度高于植入后7,21d(P<0.001);④结果表明相对于羟基磷灰石/β-磷酸三钙与单纯羟基磷灰石材料,纳米碳化羟基磷灰石海藻酸盐材料具有更好的生物相容性。