脉冲电刺激对改性纳米羟基磷灰石(op-HA)/PLGA复合材料表面成骨细胞粘附、增殖的影响

目的研究脉冲电场刺激对改性纳米羟基磷灰石(op-HA)/PLGA复合材料上培养的成骨细胞的粘附和增殖的影响。方法将组织块法原代培养的兔成骨细胞与材料体外培养,在2 V,1Hz的脉冲电刺激下,用FITC荧光染色和NIH Image J软件对图像进行数据分析观察1 d,3 d和7 d成骨细胞在材料表面生长的形态、单个细胞面积比;MTT法检测各组吸光度(A)值。结果随着培养时间的增长,细胞形态由三角形、梭形转变为多角形,单个细胞面积比逐渐增大。op-HA/PLGA表面的单个细胞面积比高于PLGA的;电刺激组的单个细胞面积比高于未加电刺激组。随着培养时间的增长,测得细胞A值逐渐增大。op-HA/PLGA表面细胞的A值高于PLGA的;电刺激组A值高于未加电刺激组。结论改性纳米羟基磷灰石(op-HA)/PLGA复合材料利于成骨细胞的粘附和增殖;施加脉冲电刺激对成骨细胞的粘附和增殖能力有一定的促进作用。

PLGA-HA-TiO_2复合材料的制备和性能研究

通过冷压和固化技术成功的制备了PLGA-HA-TiO2复合材料,并考察了其机械性能和在模拟体液中的降解速率,采用扫描电子显微镜观察了其显微组织。结果表明,当复合材料中含25%(质量分数)的HA和2.5%(质量分数)的TiO2时,复合材料具有好的强度和塑性。HA含量少于50%(质量分数)时,对其在模拟体液中的降解速率基本没影响;反之,其降解速率会增加。在降解过程中,PLGA-HA-TiO2的表面形成磷灰石,表明该复合材料具有好的生物相容性。

新型改性的n-HA与PLGA复合材料的制备及性能研究

采用硅烷偶联剂(KH550)和L-丙交酯LLA联合接枝处理的新方法对纳米羟基磷灰石(n–HA)进行表面改性,然后将其与聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)作不同比例复合(n-HA为3wt%、10wt%、20wt%及30wt%),得到改性n-HA/PLGA复合材料(g-n-HA/PLGA)。将其与未改性n-HA及未改性n-HA/PLGA复合材料作对比检测。结果表明,该联合处理方法是n-HA进行表面接枝改性的新型有效方法。且改性处理后的n-HA与未改性处理的n-HA相比,能更好地在PLGA基体中分散均匀,并能提高PLGA结晶能力和PLGA的力学性能。当改性处理后的n-HA添加量为10wt%时,其复合材料抗弯强度和拉伸强度分别比未改性n-HA/PLGA提高14.4%和11.3%。该新型g-n-HA/PLGA复合材料有望用作骨折固定材料。

载二甲双胍PLGA/HA支架复合BMSCs植入对兔股骨缺损的修复作用观察

目的 观察载二甲双胍(Met)聚乳酸—羟基乙酸聚合物(PLGA)/羟基磷灰石(HA)支架复合骨髓间充质干细胞(BMSCs)植入对兔股骨缺损的修复作用。方法 自新西兰兔双侧股骨中段获取BMSCs培养传代,分别以0、0.1、1、10 mmol/L的Met处理BMSCs,检测BMSCs活力及成骨分化能力,筛选Met适宜作用浓度。采用溶剂浇铸—粒子沥滤法制备PLGA/HA支架和PLGA/HA/Met支架,将BMSCs分别与2种支架复合,Hochest染色观察BMSCs的黏附增殖情况。将16只新西兰兔采用钻孔法构建兔股骨骨缺损模型,并随机分为Blank组、PLGA/HA组、PLGA/HA/BMSCs组、PLGA/HA/Met/BMSCs组,每组4只;Blank组不做任何处理,PLGA/HA组植入PLGA/HA支架,PLGA/HA/BMSCs组植入复合1×10^(6)个BMSCs的PLGA/HA支架,PLGA/HA/Met/BMSCs组植入复合1×10^(6)个BMSCs载Met的PLGA/HA支架。支架植入术后4周采用ELISA法检测血清骨钙素;支架植入术后8周观察骨缺损修复情况,碱性磷酸酶染色观察组织切片骨化程度,采用RT-PCR法检测缺损处骨组织中的CollagenⅠ、RUNX-2 mRNA。结果 Met可激活BMSCs并促进其成骨分化,浓度为1 mmol/L时,其促进成骨分化作用最佳。BMSCs可与PLGA/HA支架及PLGA/HA/Met支架黏附并在其内增殖。支架植入术后4周,Blank组、PLGA/HA组、PLGA/HA/BMSCs组、PLGA/HA/Met/BMSCs组血清骨钙素水平依次增高(P均<0.05);支架植入术后8周,四组股骨缺损处骨痂渐明显且骨缺损渐缩小,碱性磷酸酶染色蓝色面积依次增加且渐深,股骨缺损处CollagenⅠ、RUNX-2 mRNA表达水平依次增高(P均<0.05)。结论 Met可激活BMSCs并促进其成骨分化,PLGA/HA支架可作为Met的载体和缓释体,将Met和BMSCs装载于PLGA/HA支架构建PLGA/HA/Met/BMSCs支架可更好地促进兔股骨缺损的修复。

改性纳米羟基磷灰石／PLGA复合材料的制备及生物活性

以低聚乳酸接枝改性的羟基磷灰石纳米粒子(op-HA)和聚丙交酯-乙交酯(PLGA)制备的生物可降解纳米复合材料(op-HA/PLGA)为研究对象,采用FTIR,TGA,ESEM和EDX分析其接枝反应、接枝率、表面形貌和钙磷沉积情况,通过在材料膜表面接种兔成骨细胞进行体外培养,采用荧光染色、NIH ImageJ图像分析和Real-time PCR综合评价细胞在材料表面的形态、黏附面积比、增殖能力和基因表达水平,以此评价新型骨修复纳米复合材料op-HA/PLGA的表面性质和生物活性.研究结果表明,op-HA的表面接枝率为8.3%,掺入至PLGA后可形成富含钙磷的粗糙表面,促进成骨细胞的黏附、扩展和增殖,提高Ⅰ型胶原蛋白(Collagen-Ⅰ)、骨形态蛋白-2(BMP-2)和骨连接蛋白(Osteonectin)的基因表达水平,提高材料的钙磷沉积能力.op-HA/PLGA具有良好的细胞相容性和成骨活性.

纳米HA/PA6复合材料的体外生物活性

研究了PA6和纳米HA/PA6复合材料在模拟体液(SBF)中的行为变化,用IR,XRD,SEM和EDS等手段对材料的表面变化进行了分析,讨论了PA6和纳米HA/PA6复合材料的稳定性、亲水性和生物活性。结果表明:在SBF中PA6的吸水率大概在6%左右,纳米HA/PA6复合材料的吸水率有少量下降,PA6和纳米HA/PA6复合材料出现一定的溶解和降解。在SBF中,PA6表面形成Ca,P化合物中的Ca/P比例为1.12,与HA的理论值1.67有一定的差别;HA/PA6复合材料在其表面形成了HA沉积物和碳酸取代的磷灰石沉积物,Ca/P逐步变化为1.67,表现出较好的生物活性。复合材料表面沉积的HA和原来合成的HA具有相近的结晶形貌,该复合材料可作为优良的骨修复填充材料和组织工程支架材料。

PEEK-HA-CF复合材料的力学性能和体外生物活性

制备PEEK-HA-CF复合材料,研究了引入CF对其力学性能和体外生物活性的影响.结果表明,CF的引入显著提高了PEEK-HA-CF的强度和模量,且其强度和模量在一定范围内具有更大的可设计性,能够在较宽的范围内满足与人体承力骨力学性能的良好匹配;PEEK-HA-CF复合材料具有良好的生物活性.

多孔n-HA／PA-6复合材料的制备及性能

采用注塑方法制备了多孔纳米磷灰石／聚酰胺-6（n—HA／PA-6）复合材料，采用SEM、XRD、IR、力学性能测试考察了多孔材料的性能。结果发现：多孔纳米磷灰石／聚酰胺-6复合材料的孔隙分布均匀，贯通性良好，孔的尺寸约为100～700μm，平均孔径约300～500μm，大孔壁上有丰富的微孔；所得多孔复合材料的孔隙率可控，总孔隙率最高可达88．6％；多孔材料的总孔隙率降低，则开孔率随之降低；多孔纳米磷灰石／聚酰胺-6复合材料的抗压强度为1．1～15．6MPa，压缩模量为0．4～1．4GPa；在总孔隙率相近的条件下，多孔材料的抗压强度随n—HA质量分数增加而升高；发泡剂和发泡过程对组成纳米磷灰石／聚酰胺-6复合材料的两组元材料的性质和结构无影响。这种多孔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。

骨组织工程PLGA/TCP复合材料的性能研究

骨组织工程的支架要求有与人骨在功能梯度上相一致的材料结构、几何结构和生理功能。PLGA/TCP复合材料具有适用于骨组织工程支架的綜合性能。以快速成形技术低温沉积工艺的成形效栗来评价材料的成形性能,以体外降解试验来评价材料的降解性能,以国家标准的方法来评价材料的细胞毒性,对PLGA和TCP不同配比下的性能进行了研究,发现TCP含量的增加有利于降低材料的细胞毒性,加快了材料的降解,但同时降低了材料的成形性能。从骨组织工程的临床应用来看,低的细胞毒性是需要首先得到保证的,成形性能則通过其他方式来改善。

表面复合改性碳纤维增强HA复合材料

采用溶胶-凝胶技术在低温氧化处理后碳纤维表面涂覆HA涂层,获得复合改性碳纤维增强HA复合材料。研究并测试了碳纤维的改性工艺、改性后碳纤维表面的微观形貌以及不同碳纤维含量下复合材料的抗弯强度和断裂韧性。结果表明,在400℃氧化30 min的碳纤维表面具有较高的活性和较大的比表面积,在HA溶胶中提拉5次后碳纤维表面形成一层与基体结合性能较好的膜层。复合改性碳纤维可显著提高HA材料的力学性能,当碳纤维含量为3%时,复合改性碳纤维/HA复合材料的抗弯强度达到最大值79.8 MPa,比基体提高了3.2倍。当碳纤维含量为4%时,复合改性碳纤维/HA复合材料的断裂韧度达到最大值1.85 MPa·m1/2,比基体提高了2.3倍。

聚乳酸接枝改性纳米生物玻璃/PLGA复合材料的制备、表面性质及生物活性

以丙交酯开环聚合原位接枝改性的纳米生物玻璃(PLLA-g-BG)与聚丙交酯-乙交酯(PLGA)复合材料为研究对象,采用TGA,ESEM和EDX分析其接枝率,粒子分散性和表面元素分布,通过将兔成骨细胞种植于材料膜表面进行体外培养,采用荧光染色法、NIH Image J图像分析软件、MTT法和流式细胞术等手段检测细胞在材料表面的平均黏附数量、扩展面积比、增殖能力和细胞周期的变化,综合评价新型改性纳米复合材料的生物相容性和生物活性.结果表明,聚乳酸表面接枝改性可明显改善纳米生物玻璃粒子的团聚;PLGA中掺入一定比例的改性PLLA-g-BG可明显促进兔成骨细胞的黏附、扩展与增殖;改性纳米生物玻璃的应用可提高生物可降解聚酯材料的生物相容性和生物活性.

HA/PDLLA复合材料体内引导成骨过程的组织学研究

为获得羟基磷灰石(HA)/外消旋聚乳酸(PDLLA)复合材料体内引导成骨的实验依据,采用HA/PDLLA复合材料和纯PDLLA材料对照组进行骨内植入实验,通过X线和组织学观察,从组织学角度研究了HA/PDLLA复合材料在体内引导成骨的过程和实际愈合效果,并探讨了成骨机制。体内植入实验的组织学观察结果表明HA/PDLLA复合材料具有良好的生物相容性、适度的生物降解性能、一定的生物学活性和骨传导性能。HA/PDLLA复合材料植入机体后,体内的无菌性炎症轻微,新骨形成速率高于纯PDLLA材料。HA微粒的存在可提高复合材料的机械性能,避免材料过早丧失力学强度。

PMMA/HA-GF复合材料

对玻璃纤维 (GF)增强聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) /羟基磷灰石 (HA)复合材料的组成、成形条件和力学性能进行了研究。在PMMA中添加 5 % (质量分数 )HA微粉的复合基体与增强材料GF复合 ,70～ 10 0℃的固化和模压成形 ,可得到密度为 1.48g/cm3 ,具有生物相容性好、力学强度高、性能稳定和成形简单等特点的复合材料 。

粉末冶金法制备Ti/HA生物复合材料的体内生物活性

采用粉末冶金法制备了Ti/HA复合材料,对其体内生物活性进行了研究。植入早期,纯Ti种植体周围有一层纤维组织形成,纤维膜随着种植时间的延长逐渐消失,并伴随有新骨形成,植入6个月后,纯Ti与周围骨组织之间形成典型的骨接触界面。含钛量为30％的复合材料周围在植入早期有很薄一层新骨形成,种植体与周围骨组织之间存在很大的空隙,含钛量为50％和70％的复合材料周围则有大量的新骨形成,植入6个月后三种复合材料均与周围骨组织之间形成了牢固的骨性结合界面。可见,三种Ti/HA复合材料均具有良好的生物活性。但含钛量为30％的复合材料成骨速度明显低于另两种复合材料。三种Ti/HA复合材料的生物活性均大于纯Ti。

HA改性短切碳纤维/PMMA生物复合材料力学性能的研究

采用原位合成与溶液共混的方法,制备了纳米羟基磷灰石(HA)-短切碳纤维(Cf)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)生物复合材料,研究了HA对HA-Cf/PMMA复合材料的力学性能和微观结构的影响.采用万能材料试验机测试了HA-Cf/PMMA复合材料的力学性能,用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和红外吸收光谱仪(FT-IR)分析测试手段对材料的组成结构及断面的微观形貌等进行了测试和表征.结果表明,采用卵磷脂改性后的HA纳米片与PMMA基体的界面结合性能得到了有效改善,显著提高了复合材料的力学性能;随着HA含量的增加,HA-Cf/PMMA复合材料的弯曲强度、拉伸强度、压缩强度、弯曲模量和拉伸模量均呈先增大后减小的趋势.当HA含量在8wt%时,复合材料的力学性能最佳.

溶胶-凝胶法改性碳纤维增强纳米HA复合材料的制备及性能研究

先对碳纤维进行对氨基苯甲酸预处理,然后通过溶胶-凝胶技术在预处理后碳纤维表面涂覆HA涂层,随后利用粉末冶金技术制备改性碳纤维增强纳米HA复合材料。研究碳纤维的改性工艺,观察改性后碳纤维表面的微观形貌,测量不同碳纤维含量下复合材料的抗弯强度和断裂韧性。结果表明对氨基苯甲酸处理后碳纤维表面形成大量的纵向凹槽,表面粗糙度增加,将其在HA溶胶中提拉5次后可以在表面获得一层致密的、结合性能较好的膜层。烧结产物中HA过渡层可以很好地连接基体和碳纤维,提高纳米HA复合材料的力学性能,当碳纤维含量为3vol%时,溶胶-凝胶改性碳纤维/纳米HA复合材料的抗弯强度达到最大值84.6 MPa,是基体抗弯强度的3.45倍。当碳纤维含量为4vol%时,溶胶-凝胶改性碳纤维/纳米HA复合材料的断裂韧度达到最大值1.92 MPa·m1/2,是基体断裂韧度的2.43倍。

PEEK/HA复合材料热稳定性及细胞毒性试验

目的制备PEEK/HA生物复合材料,研究该材料的热性能和生物相容性。方法在缩聚合成聚醚醚酮的基础上,与10%、20%、30%的纳米羟基磷灰石混合,制成聚醚醚酮/羟基磷灰石﹙PEEK/HA﹚生物复合材料。用热重分析法研究复合材料热稳定性。采用差示扫描量热仪﹙DSC﹚研究纳米羟基磷灰石对PEEK结晶动力学的影响。GFP、RFP荧光蛋白转化的大肠杆菌,与材料一起培养,观察材料对荧光蛋白表达影响。WST-1试剂盒检测该材料对Hela细胞毒性。结果 PEEK/HA复合材料热分解起始温度在500℃以上,热稳定性好。在加入20%纳米羟基磷灰石时,聚醚醚酮复合材料的结晶活化能﹙E﹚低,易于形成结晶。PEEK/HA复合材料对原核细胞和Hela细胞无明显毒性。结论 PEEK/HA生物复合材料的热性能和生物相容性良好。

原始粉料的球磨工艺对Ti/HA生物复合材料性能的影响

采用不同球磨介质对Ti+30%HA配比的粉料进行高能球磨,随后于1000℃氩气气氛中热压,研究了球磨工艺对Ti/HA生物复合材料性能的影响。结果表明:随着球磨时间的延长,复合材料的致密度略有下降,硬度上升。热压后,Ti基体形成连通的网络,HA弥散分布其中。干磨工艺条件下,球磨时间越长,显微组织越细;湿磨工艺条件下,较短的球磨时间,即可达到较好的细化弥散效果。因此,采用高能球磨,可使Ti/HA生物复合材料在较低的温度下致密化,同时,湿磨介质的存在,有利于在短时间内得到力学性能和生物活性都较好的Ti/HA生物复合材料。

离心成型工艺制备改性碳纤维增强HA复合材料

先对碳纤维进行HCl预处理,然后通过溶胶-凝胶技术在预处理后碳纤维表面涂覆HA涂层,最后利用离心成型技术制备改性碳纤维增强HA复合材料。重点研究碳纤维的改性工艺,观察改性前后碳纤维表面的微观形貌,分析HA浆料固相含量对离心过程中物质分离现象的影响,测量不同碳纤维含量下烧结产物的抗弯强度和断裂韧度。研究结果表明,经过HCl和提拉HA溶胶复合处理的碳纤维表面具有1层致密的、与基体结合性能较好的膜层。固相含量为50%(质量分数)HA浆料在2 860g加速度下离心后所得生坯密度均匀,SEM观察表明烧结产物致密,没有明显的物质分离现象。当碳纤维含量为2%(质量分数)时,离心成型制备的改性碳纤维/HA复合材料的抗弯强度达到最大值93.5 MPa;当碳纤维含量为2.5%(质量分数)时,该复合材料的断裂韧度达到最大值1.96MPa·m1/2。

新型乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)/胶原复合材料用于软骨再生的体外研究

目的设计和制备新型乳酸-羟基乙酸共聚物[poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA]/胶原(collagen)复合材料,研究其在体外对软骨再生的促进作用,为软骨组织工程提供新型支架材料。方法利用冷冻干燥技术将胶原多孔海绵复合于PLGA编织网膜;扫描电镜观察材料表面微观结构,利用图像软件统计孔径大小;分离与培养牛膝关节软骨细胞(bovine articular chondrocyte,BAC),接种于PLGA/胶原材料,检测细胞接种效率,扫描电镜观察细胞在材料内部生长情况;体外培养1周后检测DNA和糖胺聚糖(glycosaminoglycan,GAG)含量,real-time PCR检测I型胶原、Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖(aggrecan)mRNA表达强度。牛膝关节软骨组织和体外单层培养的BACs做对照。结果成功构建新型PLGA/胶原复合材料,表面孔径为(136.4±11.8)μm;细胞接种效率为87.8%±1.6%;BACs在材料表面和中心生长活跃,培养1周后的DNA、GAG含量,Ⅱ型胶原和聚集蛋白聚糖mRNA表达强度均显著高于对照组(P<0.05)。结论新设计制备的PLGA/胶原复合材料能促进体外软骨再生,可作为支架材料用于软骨组织工程研究。