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双相磷酸钙/聚乳酸复合生物材料的生物相容性
背景:双相磷酸钙生物陶瓷与聚乳酸复合材料具有优良的生物活性和生物降解性.适宜孔隙结构的双相磷酸钙具有骨诱导性能,故与目前广泛报道的羟基磷灰石/聚乳酸相比,可望成为一类有前途的骨缺损修复材料.目的:制备双相磷酸钙/聚乳酸复合材料并对其生物相容性进行体内及体外评价.设计、时间及地点:动物观察,生物相容性实验,于2008-03/12在四川大学材料科学与工程学院及四川大学华西口腔医学院完成,部分检测在解放军成都军区总医院完成.材料:以溶液浇铸,粒子沥滤法制备多孔双相磷酸钙/聚乳酸复合材料.方法:以肌内植入实验、致敏实验、皮肤刺激实验、急性毒性实验、短期毒性实验验证复合材料的生物相容性.主要观察指标:复合材料孔隙结构及抗压强度、肌内植入组织学切片观察、急性毒性及短期全身毒性评级、致敏实验分级、皮肤刺激计分.结果:双相磷酸钙/聚乳酸复合材料无急性毒性作用对皮肤无刺激性、无短期全身毒性.复合材料孔径为200～400 μm且相互贯通,具有适宜的孔隙结构及力学强度.结论:双相磷酸钙/聚乳酸复合材料具有优良的生物相容性.
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重组人骨形态发生蛋白2/丝素蛋白缓释微球增强型多孔双相磷酸钙人工骨用于绵羊腰椎椎体间的融合
背景:作者既往已研究重组人骨形态发生蛋白2/丝素蛋白缓释微球增强型多孔双相磷酸钙的孔隙率、孔径、机械强度、体外生物活性、异位成骨活性等,需要通过建立可靠的动物模型来验证其生物安全性和可行性,并对复合材料的成骨能力进一步评估,为该骨移植材料用于脊柱融合提供进一步的实验数据.目的:在绵羊腰椎间融合模型中验证重组人骨形态发生蛋白2/丝素蛋白缓释微球增强型多孔双相磷酸钙的成骨效果,探讨其应用于椎体间融合的可能性.方法:将16只健康的成年绵羊建立L1/2、L3/4和L5/6的椎体间融合模型,每只动物的L1/2、L3/4和L5/6中随机植入自体髂骨、重组人骨形态发生蛋白2/丝素蛋白缓释微球增强型多孔双相磷酸钙、重组人骨形态发生蛋白2缓释微球增强型多孔双相磷酸钙、重组人骨形态发生蛋白2/丝素蛋白缓释微球中的3种.结果与结论:植入后12周和24周新型人工骨重组人骨形态发生蛋白2/丝素蛋白缓释微球增强型多孔双相磷酸钙的融合率与自体髂骨类似,均明显优于其他组.结果说明重组人骨形态发生蛋白2/丝素蛋白缓释微球增强型多孔双相磷酸钙人工骨能够在模型动物体内获得了与自体髂骨相似的腰椎融合效果,通过对其性能的进一步改良与验证可望运用于医学实践.
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纳米羟基磷灰石/涂层双相磷酸钙人工骨移植脊柱后外侧融合：组合磁场的辅助作用
背景：自体骨移植是脊柱融合的主要方法，但其来源有限，而且伴有很多并发症的发生，人工合成材料已成为有前途的骨移植替代材料。
目的：观察组合磁场和纳米羟基磷灰石涂层对双相磷酸钙人工骨移植兔脊柱后外侧融合的影响。
方法：制作48只兔双侧L5/6横突间融合模型，随机分成6组：G1组为组合磁场+自体髂骨；G2组为组合磁场+纳米羟基磷灰石/双相磷酸钙；G3组为组合磁场+双相磷酸钙；G4组为安慰剂+自体髂骨；G5组为安慰剂+纳米羟基磷灰石/双相磷酸钙；G6组为安慰剂+双相磷酸钙。术后1周开始组合磁场治疗，30 min/d，治疗8周后处死实验动物，分别进行触摸法、X射线、CT、组织学(脱钙和不脱钙骨)和生物力学评估脊柱融合效果。
结果与结论：①触摸法、X射线法和组织学评估G2组脊柱融合率高，G6组低，差异有显著性意义(P<0.05)。G2组新生骨长入比显著高于G3，G5组和G6组(P<0.05)；②X射线片显示融合区校正吸光度指数G2组显著高于其他各组(P<0.05)；③CT和组织学可见新生骨小梁从自体骨长入人工骨孔隙内，与自体骨形成骨性结合；④生物力学结果显示，G2组脊柱弯曲刚度高，显著高于其他各组(P<0.05)；⑤析因分析结果显示，组合磁场治疗和纳米羟基磷灰石涂层可显著提高脊柱融合率、融合评分、骨长入比、融合区校正吸光度指数及脊柱融合弯曲刚度(P<0.05)；⑥结果提示，组合磁场联合纳米羟基磷灰石/双相磷酸钙生物支架进行兔脊柱后外侧融合能够显著提高融合率，融合效果类似于单纯的自体骨融合，可作为脊柱融合的一种新方式。 -
壳聚糖膜覆盖3D打印双相磷酸钙骨组织工程支架的制备和性能
目的:将壳聚糖(CS)膜覆于3D打印制备的双相磷酸钙(BCP)支架上制备成复合支架,探讨其在骨组织工程中的应用潜力.方法:采用3 D打印制备BCP支架,采用CS膜覆盖制备BCP/CS支架.采用原子力显微镜和扫描电子显微镜分别观察2组支架的表面粗糙度和超微结构,通过平均称重法测定2组支架吸水率.培养小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1),采用CCK-8法分别测定2种支架浸提液与细胞共培养不同时间(1、3和5 d)的毒性等级,同时设空白组;将2组支架分别与细胞共培养,采用CCK-8法检测不同时间(1、3、5和7 d)细胞的增殖活性.结果:原子力显微镜下观察,BCP/CS支架表面粗糙度低于BCP支架.扫描电子显微镜下观察,BCP支架平均孔径为350～450μm,BCP/CS支架平均孔径为250～300μm.BCP支架吸水率为(32.00±2.43)％,BCP/CS支架吸水率为(37.75±2.21)％,2组间吸水率比较差异有统计学意义(P<0.05).按照国家标准(GB/T16886.5-2003)对2组支架浸提液毒性进行评级,在1、3和5 d时,2组支架毒性等级均为0级、1级和1级.MC3T3-E1细胞可在BCP/CS和BCP支架上黏附并增殖,2组细胞数量均随着时间的延长均呈单纯性升高,培养至第7天时BCP/CS支架组细胞增殖活性明显高于BCP支架组和空白组(P<0.05).结论:BCP/CS复合支架具有符合骨组织工程支架材料的表征,无细胞毒性,并且可以提高细胞的增殖能力,具有作为骨组织工程支架的潜力.
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牙周再生后正畸牙移动过程中成骨三种因子的表达
目的 研究以骨髓基质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)作为种子细胞,改良的双相磷酸钙(biaphasic calcium phosphate,BCP)作为支架材料,应用组织工程学方法再生的牙周组织在施以正畸力后发生骨改建的变化过程中成长因子的表达情况.方法 选用雄性成年比格犬6只,体外培养其BMSCs并接种于改良的BCP,随后拔除其双侧上下颌第一前磨牙,实验组于第二前磨牙近中根颊侧制造牙周组织缺损,将体外共培物植入缺损部位,以自身为对照组,不予任何手术处理.牙周再生20周后施以正畸力,以尖牙为支抗,拉第二前磨牙向近中移动,控制正畸力为150 g,于加力后1、2、4周分别处死2只犬,取材.Real-Time PCR及Western印迹法检测再生的牙周组织中Cbfαl、Osterix及Smad4的表达.结果 实验组与对照组Cbfα1、Osterix及Smad4表达趋势相同,程度相似:加力1周时呈阳性表达,2周时达高峰,第4周时阳性表达均减弱但仍高于l周时的表达量,Cbfαl、Osterix及Smad4的阳性表达情况与正常牙周组织相比,差异无统计学意义.结论 应用改良的BCP再生的牙周组织在被施以正畸力后发生牙周组织改建,其变化过程与趋势与正常牙周组织相似.
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再生的牙周组织在正畸压应力下破骨相关因子表达的研究
目的：研究应用改良的双相磷酸钙（biaphasic calcium phosphate，BCP）复合骨髓间充质干细胞（bone marrow mesen-chymal stem cells，BMSCs）行犬牙周组织再生后，对再生的牙周组织施加正畸压应力，比较与健康牙周组织受力后破骨相关因子表达的异同，从而探讨牙周再生后进行正畸牙移动的可行性。方法取6只成年雄性比格犬，拔除其双侧上下颌第一前磨牙，随机分为1周组、2周组和4周组，每组2只犬，实验组于每只犬右上、左下象限第二前磨牙牙根的近中侧制造牙周缺损，并将体外培养的犬 BMSCs 与 BCP 的共培物植入缺损区，牙周再生20周后施加正畸力，以1．47 N 左右的力值拉第二前磨牙向近中方向移动；以自身为对照，另两象限交替作为牙周再生术后加力0周组和空白对照组。分别于加力1周、2周及4周后处死2只比格犬并取组织块。通过 Real -Time PCR 及 Western -Blot 印迹法检测破骨相关因子活化 T 细胞转化因子-1（NFATc-1）和组织蛋白酶 K（Cath -K）的表达。结果实验组 NFATc -1和 Cath -K 的 mRNA 和蛋白表达趋势一致：从0周到2周呈上升趋势，2周至4周下降，但仍高于0周时；实验组与对照组阳性表达情况无明显差异（P ＞0．05）。结论再生的牙周组织中破骨细胞相关因子的表达情况及变化趋势与正常牙周组织相似，应用改良的 BCP 用于牙周组织缺损的再生及再生后的正畸牙移动是可行的。
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溶胶－凝胶法制备纳米双相磷酸钙生物陶瓷粉体的研究
制备纳米级双相磷酸钙（BCP）生物陶瓷粉体。采用溶胶－凝胶法，以（CH3 O）3 P 和 Ca（NO3）2·4H2 O为主要原料，通过钙 XRD、SEM、TEM等检测方法，探索煅烧温度及原料初始 Ca ／P 比对产物组成以及粉体粒径的影响。煅烧温度对产物钙磷比、颗粒尺寸均有一定影响，调节反应物初始 Ca ／P 可控制产物两相组成比例，进而调节产物生物活性、降解速度等特性。通过溶胶－凝胶法制备了粒径为50～100纳米、粒径和组成可控的双相磷酸钙粉体。
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组合磁场辅助治疗纳米羟基磷灰石/双相磷酸钙移植兔腰椎后外侧融合形态学研究
目的 探讨组合磁场(CMF)治疗及纳米羟基磷灰石(nano-HA)涂层对双相磷酸钙(BCP)人工骨移植兔腰椎后外侧融合形态学.方法 48只兔根据骨移植物及CMF治疗随机分成6组(G1～G6)并进行腰椎后外侧融合(PEF).术后1周开始CMF治疗,30 min/d,治疗8周后处死实验动物.场发射透视电子显微镜(FESEM)、组织学及骨形态发生蛋白-2(BMP-2)和转化生长因子-β1(TGF-β1)表达分析.结果 横突间形成连续骨桥,新生骨小梁长人生物支架内,形成骨性结合.G1 ～G6各组组织学融合评分分别为(7.25±1.16)、(5.00±0.76)、(5.88±1.64)、(5.87±1.25)、(6.50±1.60)和(5.25±1.91)分,CMF治疗和nano-HA涂层显著提高脊柱融合率、融合评分(P＜0.05).G2、G3、G5和G6组人工骨内胶原矿化率评分分别为(3.125±0.640)、(3.625±0.520)、(2.875±0.830)和(3.375 ±0.520)分,nano-HA涂层显著提高人工骨内胶原矿化率,BMP-2在G2、G3、G5和G6组表达平均吸光度值分别为0.177 ±0.057、0.169±0.030、0.088±0.049和0.109±0.038;TGF-β1在G2、G3、G5和G6组表达平均吸光度值分别为0.155±0.023、0.144±0.031、0.097±0.027和0.100±0.037.CMF显著提高融合区BMP-2和TGF-β1表达(P＜0.05).结论 CMF和nano-HA涂层都能够促进脊柱融合,改善融合效果.CMF联合nano-HA/BCPP移植PLF可作为一种新的脊柱融合方式.
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组织工程骨联合外固定修复大鼠股骨节段性骨缺损
目的 观察以外固定器固定,骨髓间充质干细胞 (BMSCs) 联合双相磷酸钙(BCP)修复大鼠股骨节段性骨缺损的效果.方法 A组:BMSCs与BCP复合植入缺损区;B组:BCP植入缺损区;C组:空白组.定期摄X线片,术后12周取材.结果 A组随时间延长X线评分递增,12周时平均为4.17分,B组为1.18分,C组为1.08分,差异有统计学意义(P<0.05).组织学检查见A组缺损区有大量的新生骨生成,而B、C组无新生骨生成.A组的抗压刚度和扭转刚度分别为(8.09±2.42)N/mm、(1.89±0.72)Nmm/deg;B组为(1.75±0.90)N/mm、(0.40±0.21)Nmm/deg,差异有统计学意义(P<0.05).结论 组织工程骨联合外固定可以修复节段性骨缺损.
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不同比例小肠粘膜下层复合双相磷酸钙修复骨缺损的组织学研究
目的 观察小肠粘膜下层(small intestinal submucosa,SIS)和双相磷酸钙(hydroxyapatite-tricalcium phosphate,HA-TCP)以不同比例制备的复合材料修复兔股骨髁缺损的效果,探讨复合仿生骨组分的合适比例.方法 分别以SIS和HA/TCP质量比1,0.5,0.25制备复合材料.取36只新西兰大白兔,制备双侧股骨髁直径6 mm、深10 mm的骨缺损模型,分别采用按三种比例制备的复合材料修复缺损[SIS/HA-TCP(1)、SIS/HA-TCP(0.5)及SIS/HA-TCP(0.25)组].术后2、4、8和12周观察三种材料修复骨缺损的大体情况,并采用组织学和图像分析技术评价材料的修复效果.结果 组织学观察SIS/HA-TCP(1)组在12周有少量新生骨形成,骨缺损未修复.SIS/HA-TCP(0.5)组在2周即出现新生骨,4周新生编织骨增多并形成骨小梁融合,8周出现大量小髓腔,12周骨缺损基本修复,并出现大量板层骨.SIS/HA-TCP(0.25)组成骨过程基本与SIS/HA-TCP(0.5)组相似.组织学评分,术后各时间点SIS/HA-TCP(1)组均低于另两组(P＜0.05),4、8周SIS/HA-TCP(0.5)组和SIS/HA-TCP(0.25)组差异无统计学意义(P＞0.05),2、12周SIS/HA-TCP(0.5)组优于另两组(P＜0.05).在新生骨形成及HA-TCP颗粒降解方面,术后8、12周各组之间差异均有统计学意义(P＜0.05),且SIS/HA-TCP(1)组明显差于另两组,但SIS/HA-TCP(0.5)组优于SIS/HA-TCP(0.25)组.结论 SIS与HA-TCP以质量比为0.5制备的复合材料对骨缺损具有良好的修复作用;0.5的成分比可作为构建复合仿生骨支架材料的参考指标.
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新型多孔双相磷酸钙支架与兔骨髓间充质干细胞相容性的体外实验研究
目的:研究新型多孔双相磷酸钙支架与兔骨髓间充质干细胞的体外相容性.方法:体外分离、扩增兔骨髓间充质干细胞.取传二代细胞,按照经典组织工程构建方法,分别接种双相磷酸钙(对照组)和双相磷酸钙复合纳米羟基磷灰石(实验组)支架.单纯细胞培养为空白对照组.体外成骨诱导培养14天.倒置相差显微镜、扫描电镜观察细胞生长情况;MTT法检测细胞增殖功能;碱性磷酸酶(ALP)检测细胞成骨分化功能.结果:细胞在新型支架上吸附、生长良好.各组MT及ALP值随培养时间延长而增大.培养各时段实验组均高于其他两组,差别有统计学意义(P＜0.01).结论:新型BCP支架与兔BMSC在体外具有良好的相容性,二者具有体外构建工程骨的潜力.
