无机活性元素骨组织工程支架材料止血机制的体外实验研究

目的:探讨作为骨修复材料的无机活性元素骨组织工程支架材料的止血机制。方法:体外测试无机活性元素骨组织工程支架材料的比表面积、孔隙率、吸水率和膨胀度;将无机活性元素骨组织工程支架材料置入血液浸泡后,通过血流变实验和血小板聚集实验,检测血液粘度的变化和血小板的聚集情况,并用扫描电镜观察材料对血小板的黏附情况及血小板形态的影响。所有数据采用SPSS11.0软件包进行分析,实验组与对照组两两比较采用配对t检验。结果:无机活性元素骨组织工程支架材料的比表面积为210m^2/g,孔隙率90%,吸水率34%,膨胀度5.6%;置入血液后,在中、高切变率下导致血液粘度增高(P<0.05),并对血小板有一定的聚集和黏附作用。结论:无机活性元素骨组织工程支架材料具有良好的止血特性,是一种极具潜力的骨修复材料。

无机活性元素组织工程支架材料重建修复山羊颌骨缺损的扫描电镜观察

目的:用扫描电镜观察无机活性元素组织工程支架材料构建的组织工程骨及其修复羊大面积颌骨缺损的体内成骨状况。方法:实验组对15只山羊下颌角缺损(30mm×25mm×10mm大小)以支架材料修复,左侧为实验组,右侧为空白对照组,术后分别于1、3、6个月处死5只动物行扫描电镜及生物化学检查,观察无机活性元素组织工程支架材料体内成骨情况。结果:实验组骨缺损新生骨在1、3、6个月显著优于对照组,空白对照组6个月骨缺损区均无明显骨修复现象。结论:应用扫描电镜观察到无机活性元素组织工程支架材料具有优良的成骨效果。

无机诱导因子支架材料和自体骨用于腰椎椎间融合患者远期疗效的差异:非随机对照、2年随访临床试验方案

背景:课题组前期研究表明,腰椎后路经椎间孔入路椎间融合内固定术中应用无机诱导因子支架材料能够获得与自体骨融合相近的椎间融合效果,近期疗效较好。目的:观察无机诱导因子支架材料和自体骨用于腰椎椎间融合的远期疗效差异及安全性。方法:纳入首都医科大学附属北京同仁医院骨科的腰椎退行性疾病住院患者120例,均采用腰椎融合外科修复,按修复材料的不同分为2组,试验组(n=60,50%)和对照组(n=60,50%)分别采用无机诱导因子支架材料及自体骨修复。术后随访1周,1年,2年。试验经首都医科大学附属北京同仁医院医学伦理委员会批准(批准号:TRECKY2017-158,审批时间:2017-09-28),方案版本号1.0。参与试验的患者及其家属均签署“知情同意书”。试验已在中国临床试验注册中心注册(注册号:ChiCTR1900021333),注册时间:2019-02-15,方案版本号1.0,注册成功后开始纳入患者,研究成果可在国内外相关会议报告。结果与结论:试验的主要结局指标为术后2年的Oswestry功能障碍指数问卷表评分;次要结局指标为术前、术后1周、1年的Oswestry功能障碍指数问卷表评分,术前、术后1周、1年、2年的目测类比评分、日本骨科协会评分、腰椎腰椎生理前凸角度,术后1周、1年、2年的不良反应发生率。试验期望验证,无机诱导因子支架材料在腰椎椎间融合可以代替自体骨进行植入修复,并具有相近的远期修复效果。

无机诱导因子支架材料用于腰椎椎间融合的研究

目的探讨无机诱导因子支架材料在腰椎后路经椎间孔入路椎间融合术(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF)中行椎间融合治疗腰椎退行性疾病的近期疗效。方法采用TLIF治疗腰椎管狭窄症患者52例,所有患者均为单节段融合。依据椎间融合所采用的材料不同分为无机诱导支架材料组(A组)和减压后自体骨组(B组)。采用疼痛视觉模拟评分(VAS)、日本骨科学会评分(JOA)、Oswestry功能障碍指数问卷表(ODI)对患者术前术后疼痛、神经功能、生活质量进行评估;术后随访行X片和/或CT检查观察腰椎生理曲度、内固定在位状态和植骨融合等情况。结果全部患者获得随访,随访12~21个月,平均(14.5±4.7)个月。两组患者手术均顺利完成,无严重手术并发症。手术时间:A组76min^118min,平均(90.6±36.5)min,B组72min^132min,平均(95±32.7)min;术中出血量:A组100~240ml,平均(158.7±78.4)ml,B组115~255ml,平均(170.7±61.5)ml;两组差异无统计学意义。两组患者术后神经功能及临床症状均较术前得到明显改善。A组VAS评分术前平均为(7.5±1.7)分,术后12个月时改善为(2.5±1.2)分;ODI评分术前平均为(43.3±3.6)分,术后12个月为(10.7±2.9)分;JOA评分术前为(9.43±2.55)分,术后12个月为(16.07±1.02)分。B组VAS评分术前平均为(8.1±1.1)分,术后12个月为(2.4±1.7)分;ODI评分术前平均为(44.3±4.6)分,术后12个月为(12.7±4.1)分;JOA评分术前为(8.79±3.01)分,术后12个月时改善为(15.01±3.15)分。其差异均有统计学意义,P均<0.05。A,B两组术前、术后1周、术后12个月随访在VAS评分,ODI评分和JOA评分比较无统计学意义。随访期间两组患者均未见融合器下沉及内固定松动等并发症。X片和/或CT二维重建提示术后12个月所有病例椎间植骨均获得骨性融合。结论腰椎后路经椎间孔入路椎间融合内固定术中应用无机诱导因子支架材料能够获得同自体骨融合相近的椎间融合效果和临床疗效,治疗腰椎退行性疾病的近期临床疗效满意。

无机活性元素支架材料对颌骨缺损骨创面骨祖细胞的生物诱导作用

目的:应用颌骨术后缺损骨创面周围骨松质分离培养鉴定成骨细胞,并将其与无机活性元素支架材料在体外复合生长,探讨无机活性元素支架材料对骨祖细胞来源的成骨细胞生物学特性的生物诱导作用。方法:应用组织块贴壁法分离培养出成骨细胞,并用碱性磷酸酶(Burstone偶氮偶联法)染色法、茜素红染色法、透射电镜、流式细胞仪等对其碱性磷酸酶活性、钙结节形成情况、细胞的超微结构、细胞生长周期进行鉴定,然后将体外培养的成骨细胞与无机活性元素支架材料体外复合生长,对复合体进行形态学、扫描电镜、细胞增殖能力、细胞周期变化的测定,评价细胞与材料的相容性。结果:颌骨术后缺损骨创面周围骨松质分离出的成骨细胞具有较强的碱性磷酸酶活性且有大量的钙结节形成,透射电镜观察其具有良好的分泌细胞特性,此成骨细胞与无机活性元素支架材料体外复合培养14 d,分布于支架材料的成骨细胞增殖良好,分泌细胞外基质并形成钙结节,细胞周期未见明显改变。结论:颌骨术后缺损骨创面周围骨松质中含有大量的骨祖细胞,具有较强的向成骨细胞分化和繁殖能力。无机活性元素支架材料均具有较好的细胞相容性,与成骨细胞共同培养有望获得具有三维立体结构的组织工程骨。

胶原/无机材料构建组织工程骨的特点及制造技术

背景:目前临床上治疗骨缺损的标准方法为自体骨移植,但是自体骨来源受限且会造成新的创伤和缺损,因此开发符合人体工程学的组织工程骨成为骨缺损修复的趋势。目的:总结归纳了胶原/无机材料构建组织工程骨的特点及制造技术。方法:以"胶原;无机材料;组织工程骨;骨修复;支架几何结构"等为中文关键词,以"collagen;inorganic materials;tissueengineered bone;bone repair;geometry of bone scaffold"等为英文关键词,检索2000年1月至2020年1月收录在PubMed、Web of Science和2010至2020年中国知网数据库中关于胶原/无机材料复合支架应用研究的文献。结果与结论:应用仿生原理,采用胶原复合无机材料模拟天然骨的成分、结构及特性来构建组织工程骨,是骨移植材料研究领域的重要方向。胶原为支架材料提供细胞外基质微环境,促进细胞在支架上的迁移、黏附及增殖,且加速支架在体内的降解,使复合支架具有良好的生物相容性和骨诱导性。选择合适的制造技术改变胶原/无机材料支架的几何结构,达到最佳的三维多孔纳米级结构,可促进细胞的黏附与增殖,增强胶原/无机材料支架的骨再生能力。同时对胶原/无机材料支架进行表面修饰和改性,将具有成骨或成血管潜能的干细胞、生物因子及聚合物复合到胶原/无机材料支架上,改善胶原/无机材料支架的机械性能差、结构稳定性不足、骨再生能力有限等缺点,为组织工程骨移植材料的选择提供良好的思路。

均孔β-磷酸三钙骨支架的制备与表征

挤出沉积快速成型技术具有极高的材料适用性和柔性,因此其在成形方面显示出优势。为了研究骨组织工程支架的孔结构,研究制备了符合浆料要求的微纳米β-磷酸三钙(β-TCP)粉体和具有不同孔径的均孔支架。根据该技术对浆料的要求,研究制备了具有良好分散性、稳定性的β-TCP粉体和浆料。随着聚乙二醇(PEG20000)量的增加,所得粉体纯度更高、结晶更完整、分散性更优;当pH=9.5,分散剂聚丙烯酸铵(PAA-NH4)含量为1%(与粉体质量相比)时,粉体在浆料中能够获得良好的分散稳定性。结合烧结工艺,通过挤出沉积成形技术制备了β-TCP支架。调整工艺参数,制备出具有均匀可控结构、良好联通性的支架,孔径范围在200~800μm之间。