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。

PLGA/TCP 材料的浓度-粘度性能研究

为研究骨组织工程材料的成形性能。基于低温沉积制造工艺,研究了 PLGA/TCP 配制成浆料的浓度、粘度对成形性的影响。首先测定了材料的粘度随浓度的变化关系,然后对不同浓度的材料进行成形,发现材料的粘度对宏观成形效果起着决定性的作用,同时浓度变化使试样的微观结构具有较大差异。因此,可以通过控制浓度即粘度来调整试样的宏观、微观成形效果。

脂联素微球复合 PLGA/β-TCP 支架材料的制备及生物活性评价

目的：制备载脂联素缓释骨支架材料，并评价其体外生物学性能。方法：利用离子乳化交联法制备负载脂联素的壳聚糖微球，应用热致相分离法制备乳酸和乙醇酸共聚物／β-TCP 支架材料并在其中包覆载药微球。通过扫描电子显微镜、体外释放行为、检测材料浸提液对 MC3T3细胞凋亡和增殖作用等实验综合评价载药支架材料的性能及生物学活性。结果：微球直径均匀，载药支架孔径20～200μm 并相互穿通，载药率1．3％，包封率70．3％，在缓冲液中药物释放持续91 d。材料浸提液诱导细胞凋亡率与空白对照组相当，载药支架材料对成骨细胞的增殖有促进作用。结论：载脂联素缓释骨支架材料具有缓释效果并促进成骨细胞增殖。

低温3D打印复合万古霉素/PLGA/TCP骨修复材料的制备与性能评估

目的:采用低温3D打印技术制备复合万古霉素的PLGA/TCP多孔骨缺损修复支架材料,并对其生物相容性和抑菌效果进行检测,旨在使支架材料促进骨缺损修复的同时,兼具局部抗感染的能力。方法:按15%PLGA+1.5%TCP+1.5%万古霉素的比例,应用低温快速3D打印技术制备了40%、60%和80%三种不同孔隙率的骨缺损修复支架材料,并对该材料进行表面形态观察和测量、细胞毒性检测、万古霉素缓释能力实验和抑菌效果检测。结果:扫描电子显微镜观察支架材料见其互连通性好,大孔直径在550μm左右,孔连通率在90%以上。三种不同孔隙率的支架材料均无细胞毒性,孔隙率为80%的支架材料在万古霉素缓释能力和抑菌效应方面要显著优于孔隙率为40%和60%的支架材料。结论:应用低温3D打印技术可以直接在生物墨水中加入注射用万古霉素粉剂,制备出具有良好三维结构的复万古霉素/PLGA/TCP的多孔支架材料,该支架孔通率高,互连通性好,而且当孔隙率为80%的支架材料在万古霉素缓释能力及抑菌效应方面有着更优的表现,可视为一种具有潜在临床应用价值的支架材料,尤其适用于感染性骨缺损的修复。

载淫羊藿素多孔PLGA/TCP联合微骨折术修复兔膝关节软骨缺损的初步观察

目的研究载淫羊藿素多孔聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)/磷酸三钙(TCP)材料联合微骨折术修复兔膝关节软骨缺损中骨与软骨结合的特性。方法 24只兔子制造膝关节软骨缺损动物模型,随机分成空白组、对照组、实验组,每组8只,在软骨缺损处进行微骨折处理,分别不植入材料、植入PLGA/TCP材料和植入携载淫羊藿素的PLGA/TCP材料,6个月后进行CT评估及大体观察。结果 CT显示实验组膝关节材料构建骨形态结构良好,对照组骨形态结构稍差,空白组良好骨支架结构丧失;大体观察显示实验组修复生软骨组织色泽接近正常,对照组软骨色泽稍灰暗,空白组示无软骨修复,大体评分结果显示实验组优于对照组及空白组(P<0.05),对照组优于空白组(P<0.05)。结论携载淫羊藿素的PLGA/TCP材料修复兔膝关节软骨缺损其支架结构与骨整合良好,软骨大体观察效果良好,为进一步探索其修复效果提供初步依据。

人牙髓细胞与PLGA微球材料复合构建后的形态学观察

目的:观察不同浓度的人牙髓细胞(HDPCs)在可注射聚乳酸/羟基乙酸(PLGA)微球支架上的黏附生长,通过形态学观察进一步探讨PLGA微球作为组织工程支架材料用于牙髓组织再生的可行性。方法:取第4代HDPCs以3种不同浓度(2×10^(5)细胞/ml、1×10^(5)细胞/ml、5×10^(4)细胞/ml)接种于PLGA微球,在不同的时间点应用倒置显微镜下观察细胞与材料复合生长的情况,体外培养8周后,终止培养,常规固定、石蜡包埋,组织学切片,分别应用免疫组织化学染色检测牙本质涎磷蛋白(DSPP)、牙本质基质蛋白(DMP-1)、Ⅰ型胶原(COLⅠ)三种蛋白表达情况,并对阳性率进行统计。同时应用扫描电镜观察超微结构。结果:通过显微镜特异性观察细胞在材料表面的黏附状况,结果显示随着时间的推移细胞的生长状况整体较为良好。免疫组化结果显示牙髓组织与HDPCs-微球复合体三种蛋白表达均为阳性,将细胞最高浓度组三种蛋白的阳性率进行统计学分析,结果显示无统计学差异(P>0.05)。在培养8周之后通过显微镜观察细胞和微球之间的融合度较高,但微球局部有凹陷。通过形态学观察细胞与PLGA微球材料复合生长良好,结合前期定量检测结果显示PLGA微球有利于牙髓细胞黏附生长。结论:支架材料PLGA微球能够应用在组织工程化牙髓—牙本质复合体的构建,但下一步需要对微球材料进行改性,希望能够更加全面的将其应用于组织工程牙髓—牙本质复合体的构建之中,这也在临床中有极其重要的应用价值和实践意义。

RGD多肽修饰的改性PLGA仿生支架材料对骨髓间充质干细胞粘附、增殖及分化影响的研究

目的:探索RGD多肽修饰的改性PLGA支架材料上骨髓基质细胞的增殖、粘附及分化情况。方法用异型双功能交联剂Sulfo-LC-SPDP将GRGDSPC多肽共价结合到改性PLGA支架材料上,以未接多肽的改性PLGA材料做对照,取第三代MSC接种到材料上,培养1d、2d、3d、4d后比较材料上的细胞密度来反映细胞的增殖程度;取第三代MSC接种到材料上,培养4h、12h后沉淀法定量检测粘附的细胞数,培养24h后摄光镜图像比较粘附细胞的数量和形态,并用FITC连接的鬼笔环肽对细胞骨架染色,在荧光显微镜下观察细胞骨架的组织情况;取第三代MSC接种到材料上,用成骨性培养基培养7d、14d、21d,检测细胞中ALP活性来了解MSC分化情况。结果:培养1d、2d、3d、4d后细胞的增殖程度无显著性差异;培养4h、12h后实验组细胞粘附率均显著高于对照组,且24h后细胞的粘附质量、细胞骨架的组织情况也较对照组为好;培养14d后实验组细胞表达显著高的ALP活性。结论:RGD多肽修饰对细胞增殖无明显促进作用,但能提高改性PLGA支架材料对骨髓基质细胞的粘附性,对MSC向成骨细胞分化有显著促进作用。

包埋PLGA微球的可控释壳聚糖支架材料的研究

为解决组织工程支架材料内部营养供应不足的问题,将营养物质包埋在聚合物微球内再植入支架,通过微球内营养物质的控制释放保持支架内部营养物质浓度的持续均匀性。以牛血清白蛋白(BSA)为模型蛋白,乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为外包被材料,采用复乳法(w/o/w)制备聚合物微球,然后将该微球与壳聚糖溶液混合,冻干形成支架。以BCA法检测载药微球自身的释放情况以及其植入到支架后的释放情况,通过扫描电镜观察载药微球的结构以及其植入支架材料后结构变化。结果表明,微球形态圆整,粒径范围在27～55μm之间。壳聚糖支架呈多孔状结构,1%壳聚糖支架孔隙率、吸水率和降解率分别为(92.99±2.51)%、(89.66±0.66)%和(73.77±3.21)%。体外释放显示:微球可以持续释放所包埋的蛋白,突释较小,168h后PLGA微球的累积释放量为(20.24±0.83)%。电镜照片显示,微球植入支架后,与支架结合紧密,微球结构没有发生明显改变。168h后支架内部蛋白浓度为(11.44±1.81)×10-2mg·mL-1。相比传统靠外部培养基自由扩散到支架内部为支架内细胞供养的方法,营养物质或细胞因子包埋在控释微球中并与支架材料复合成可控释支架,可以长时间维持支架中这些因子的浓度均匀,从而为组织工程提供理想的支架材料。

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.

PLGA/HA骨支架材料的降解特性

采用有机泡沫法获得了HA多孔骨架,运用溶胶浇铸法将PLGA溶胶填充入多孔骨架中,制备出骨组织工程用PLGA/HA复合支架材料,并考察了其在模拟体液中的降解性能,通过SEM观察了其表面组织形貌。结果表明,随浆料中HA含量的增加,材料降解后质量损失增大,且随降解时间的延长,PLGA/HA骨支架材料表面粘附的磷灰石相增多,表明该复合材料具有良好的生物活性。

基于脂肪干细胞I型胶原凝胶PLGA-β-TCP支架的新型仿生骨组织工程复合体的构建及生物学性能

目的:尝试构建基于脂肪干细胞、I型胶原凝胶以及PLGA-β-TCP支架的新型仿生骨组织工程复合体,并对其生物学性能进行研究.方法:取3 mo龄日本大耳白兔皮下脂肪,获得脂肪干细胞,经体外成骨诱导分化鉴定后使用I型胶原凝胶将其悬浮并与三维多孔支架PLGA-β-TCP复合,从而构建成脂肪干细胞-I型胶原凝胶/PLGA-β-TCP骨组织工程复合体,体外成骨诱导培养2 wk,实验以脂肪干细胞/PLGA-β-TCP材料复合体作为对照.扫描电镜观察复合情况,并对脂肪干细胞的增殖以及成骨诱导分化情况进行检测.结果:I型胶原凝胶将rADSCs均匀悬浮于材料孔隙中,碱性磷酸酶活性以及细胞外基质矿化程度检测显示I型胶原凝胶能显著促进rAD-SCs的成骨分化.结论:脂肪干细胞-I型胶原凝胶/PLGA-β-TCP复合体的构建成功为骨组织工程复合体的设计提供了一条新的思路.

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.

超临界CO_2反复循环萃取法制备PLA/TCP多孔组织工程支架材料

相对于传统的超临界CO2(SC-CO2)一次性升压法,采用SC-CO2反复循环萃取法制备了聚乳酸(PLA)/磷酸三钙(TCP)复合多孔支架材料,以提高材料的孔洞连通率.本文研究了材料的开孔率,不同PLA和TCP配比材料的孔洞形态以及材料的力学性能.结果表明,反复循环萃取法制备的材料比传统的一次性升压法制备的材料的开孔率可以提高10%左右,孔径在200～300μm之间,孔壁上有丝网型等几种适合细胞种植的特殊微隙形态;TCP在PLA支架中的分散性很好;材料压缩模量和压缩强度分别可达71.8和7.1MPa,比单纯的PLA材料明显增加.

RGD多肽修饰的改性PLGA仿生支架材料对骨髓间充质干细胞粘附性影响的研究

目的了解精氨酸甘氨酸天冬氨酸(RGD多肽)修饰是否能提高改性的PLGA仿生支架材料对骨髓间充质干细胞的粘附性。方法用异型双功能交联剂SulfoLCSPDP将GRGDSPC多肽共价结合到改性PLGA支架材料上,以未接多肽的改性PLGA材料做对照,取第三代MSC接种到材料上,培养4、12小时后沉淀法定量检测粘附的细胞数,培养24小时后摄光镜图像比较粘附细胞的数量和形态。结果培养4、12小时后实验组细胞粘附率分别为0.17±0.01、0.38±0.02,均极显著高于对照组的0.08±0.01、0.14±0.01(P<0.01),且24小时后细胞的粘附质量也较对照组为好。结论RGD多肽修饰的确能提高改性PLGA支架材料对骨髓间充质干细胞的粘附性。

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。

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。

生物降解材料PLGA50的直接法合成与表征

分别以外消旋乳酸(D,L-LA)和左旋乳酸(L-LA)为原料,通过与乙醇酸(GA)熔融共聚[n(GA):n(LA)=1:1],直接合成了生物降解材料聚(乳酸-乙醇酸)(PLGA50)。用特性黏度[鏬、凝胶渗透色谱(GPC)、傅立叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、差热分析(DSC)、X-射线衍射、接触角测试等手段,对PLGA50的相对分子质量、结构、性能等进行了系统的表征。PLGA50为无定型高分子,相同合成条件下D,L-PLGA50的相对分子质量比L-PLGA50高,其亲水性能比外消旋聚乳酸(PDLLA)有所改善。

PLGA组织工程支架材料的研究与展望

综述了PLGA组织工程支架材料的制备方法及其性能,提出静电纺丝法是制备组织工程支架的一种重要方法。

PLGA溶胶对多孔HA材料的填充性能研究

采用聚氨酯海绵作为模板，制备出多孔HA中间层。用溶胶浇铸法，将PLGA溶胶填充入多孔HA中间层里，制备出骨组织工程用PLGA／HA复合支架材料。制得的多孔HA中间层孔隙率高（80％～92％），孔径大（500～1000／μm），且有相互连通的孔结构。对PLGA溶胶填充性能的研究结果表明：溶胶粘度影响PLGA溶胶的填充性能，而粘度与浓度、时间、温度和pH值关系密切。当溶胶粘度为50mPa·S时，PLGA胶体的填充性能最好。

HA/TCP生物材料骨缺损修复研究进展

因创伤、骨质疏松等原因造成的骨折和骨缺损具有一定的再生和自我修复能力;但人体骨自我修复周期太长,并且缺损超过一定范围便不能自我修复愈合。另一方面,自体骨移植虽是目前临床上最有效的治疗方法,但由于存在来源不广泛、二次创伤等缺点限制了其应用。因此,生物材料人工骨应运而生。