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用于药物释放和组织修复的可注射性水凝胶
本文综述了可用于药物控制释放领域的可注射高分子水凝胶,包括天然改性的壳聚糖、多糖、纤维素类,合成的波洛沙姆、各种聚酯/聚氧化乙烯共聚物等.并简要介绍了组织修复用可注射性水凝胶.
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血管化可注射性纳米组织工程骨对骨再生血管形成的影响
目的：将血管化可注射性纳米组织工程骨注入骨延长区，观察血管形成及骨再生的情况，揭示组织工程骨再血管化和成骨的关系。方法以可注射性纳米羟基磷灰石胶原（ NHAC）/藻酸盐水凝胶为载体，复合成骨细胞和血管内皮细胞构建血管化可注射性纳米组织工程骨，将其注入肢体延长动物模型骨延长区，以空白对照组、注射单纯成骨细胞复合可注射性纳米材料组为对照，通过组织学切片、毛细血管计数、骨小梁百分比面积测定，观察血管化及骨生成情况。结果毛细血管计数显示第3周：A组4.8±9.1，B组7.4±9.2，C组10.7±8.5；第6周：A组15.1±7.2，B组19.3±15.8，C组31.5±18.2，各时段3组间均有统计学意义（P＜0.05），C组血管计数值高，血管化明显优于其他组。骨小梁百分比面积测定显示第3周：A组4.52±7.31，B组10.20±9.65， C组21.33±16.4；第6周：A组22.56±8.76， B组41.95±16.27， C组58.36±11.39，各时段3组间均有统计学意义（P＜0.05），数值由高到低顺序排列为：C组＞B组＞A组，C组骨小梁百分比面积大。结论血管化可注射性纳米组织工程骨应用于牵拉成骨，可促进骨延长区血管化及骨生成，优于单纯成骨细胞复合可注射性纳米材料。
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可注射性骨替代物的研究
先天性疾病、外伤、感染、肿瘤手术切除等造成的骨缺损和畸形都会妨碍功能和外形,其修复与重建一直是骨科、整形外科等相关学科的重要课题之一.虽然自体骨在其修复中占据着主要地位,但需开辟第2术区,增加额外手术创伤,且骨源有限.因此,新型骨替代材料如异体骨、生物材料等,有望在骨重建领域发挥重要作用.临床常用的骨替代物有块状和颗粒状两种形态,但近年来随着微创伤外科技术(如经皮注射及关节腔镜外科)的发展,研制和应用可注射性骨替代材料已成为一个重要的努力方向[1].采用注射方法具有组织损伤小、不破坏修复区血供、操作简单、手术并发症少、费用较低、容易被患者接受等优点.现对目前文献报道的几种可注射性骨替代物综述如下.
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两种可注射磷酸钙骨水泥的细胞相容性研究
目的 检测可注射α-磷酸三钙/磷酸钙骨水泥和β-磷酸三钙/磷酸钙骨水泥材料的体外细胞相容性.方法 将小鼠成骨前体细胞株MC3T3-E1分别接种于α-磷酸三钙/磷酸钙骨水泥和β-磷酸三钙/磷酸钙骨水泥的固化块上,应用扫描电镜观察细胞在材料上的粘附情况.通过四唑盐比色实验(MTT法)和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性测定,检测细胞的增殖、分化能力.结果 MC3T3-E1在α磷酸三钙/磷酸钙骨水泥和β-磷酸三钙/磷酸钙骨水泥固化块上能较好地粘附,在β-磷酸三钙/磷酸钙骨水泥固化块上MTT吸光值随时间延长增长幅度较大,且ALP活性高于α-磷酸三钙/磷酸钙骨水泥.结论 MC3T3-E1的增殖和分化能力在β-磷酸三钙/磷酸钙骨水泥上高于α-磷酸三钙/磷酸钙骨水泥.
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一种可注射自固化含锶复合胶原磷酸钙骨水泥的结构和性能
背景:骨科学界正致力于磷酸钙骨水泥的改性研究,通过向磷酸钙骨水泥中加入不同的添加剂,包括固化促进剂、增塑剂、抗水,血溶剂、致孔剂、增强剂,或是将生物活性物质或药物复合到磷酸钙骨水泥中,以提高其理化和生物学性能是目前该领域的研究热点.目的:了解一种新型可注射可降解的磷酸钙骨水泥的理化性能.设计、时间及地点:重复测量试验,于2008-12/2009-05在华南理工大学材料学院国家重点实验室完成.材料:采用部分结晶的磷酸钙,部分结晶的磷酸锶和二水磷酸氢钙,添加改性淀粉、Ⅰ型胶原制备了新型可注射自固化磷酸钙骨水泥.方法:采用X'Pert Pro型X射线衍射仪对磷酸钙骨水泥固化体进行相分析.采用HITA2-GHIH-800型透射/扫描电子显微镜对磷酸钙骨水泥固化体的形貌进行观察.用维卡仪根据美国材料与试验协会A S TM C190203标准进行凝结时间的测试.使用Instron 5567型万能电子材料试验机来测试固化样品的抗压强度.用注射器测试材料的可注射性,针头内径为1.6 mm.通过浸泡摇动定性测试材料的抗溃散性.主要观察指标:①骨水泥水化产物的相组成和显微结构.②骨水泥的凝固时间、可注射性和抗压强度.③骨水泥的抗溃散性.结果:研究表明该材料具备优良的可注射性能;添加改性淀粉显著的改善了骨水泥的抗溃散性.随着骨水泥液固比的增大,骨水泥的抗压强度下降,当骨水泥的液固比为0.3时,骨水泥的抗压强度为(48.0±2.3)MPa,当骨水泥的液固比为0.6时,骨水泥的抗压强度下降为(21.0±2.5)MPa.骨水泥的水化产物为类骨羟基磷灰石结晶,从X射线衍射图谱还可以看出,因骨水泥的水化不完全,基线水平波动较大,说明了在充分水化的条件下,骨水泥的压缩强度还能进一步提高.结论:制备的可注射含锶复合胶原磷酸钙骨水泥符合人体生物力学强度,能满足手术条件要求.
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以藻酸钙为载体的可注射性组织工程软骨和骨研究
目的在裸鼠背部皮下注射软骨细胞/藻酸钙复合物、骨髓基质成骨细胞/藻酸钙复合物,观察体内软骨、骨形成的可行性.方法分别从兔耳软骨和髂骨获取软骨细胞和骨髓基质干细胞,体外扩增培养,将获得的软骨细胞和骨髓基质成骨细胞与藻酸盐复合,注射于裸鼠背部皮下,以单纯藻酸钙植入作为对照组,6,12周后进行组织学检查和X线检查,观察软骨和骨的形成.结果注射软骨细胞复合物组,裸鼠背部皮下有软骨样组织形成,软骨细胞位于类似于正常软骨组织的陷窝中,注射骨髓基质成骨细胞复合物组,裸鼠背部皮下有骨样组织形成,具有骨髓腔样结构,而对照组无软骨或骨形成.结论藻酸钙可用作软骨和骨组织工程的支架材料,以藻酸钙为载体的可注射性组织工程软骨和骨是可行的.
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载丹皮酚透钙磷石骨水泥的制备与表征
背景:丹皮酚是传统骨科良药的活性成分,镇痛消肿,可促进受伤骨组织愈合.透钙磷石骨水泥生物相容性好,且可在体内完全降解,大量研究关注改性以使其更适合临床应用.目的:在透钙磷石骨水泥中负载丹皮酚,制备丹皮酚/透钙磷石骨水泥可注射支架材料,研究丹皮酚的加入对骨水泥固化时间、可注射性、抗压强度、缓释性能、抗菌性能及细胞亲和性能的影响.方法:以硝酸钙和磷酸氢二铵为原料湿法制备磷酸三钙,并1000 ℃煅烧成β-磷酸三钙;将壳聚糖溶解于柠檬酸溶液制备固化液;将β-磷酸三钙、磷酸二氢钙和丹皮酚的混合粉末与固化液均匀调拌制备透钙磷石骨水泥.测试骨水泥的固化时间、可注射性、理化结构、抗溃散性、抗压强度、降解性能、药物缓释性能、抗菌性能和细胞亲和性.结果与结论:随丹皮酚含量增加,骨水泥固化时间延长,均在12-17 min之间,但抗溃散性、可注射性、抗压强度和晶相与基团组成均不受显著影响;材料降解性增强,药物释放浓度增加.抑菌圈实验结果显示,复合骨水泥对大肠杆菌生长具有一定抑制作用,但对金黄色葡萄球菌不敏感.将HepG2细胞悬液滴加于材料表面并培养3 d后,通过扫描电镜可清晰观察到细胞伸出伪足,并能够在材料上黏附生长.
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可注射性纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架与骨髓间充质干细胞、骨形态发生蛋白2修复骨缺损的体外实验
背景:骨形态发生蛋白2对间充质干细胞的分化及成骨能力有很强的诱导和促进作用.目的:评估骨形态发生蛋白2对骨髓间充质干细胞在可注射性纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架上增殖及成骨分化的影响.方法:①实验1:取生长良好的第3代骨髓间充质干细胞,分2组培养,实验组与可注射性纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架共培养,对照组单独培养骨髓间充质干细胞,培养1,3,5,7,14 d后,CCK-8法检测细胞增殖;培养7 d后,扫描电镜观察细胞在支架上的黏附情况;②实验2:取生长良好的第3代骨髓间充质干细胞,接种于可注射性纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架表面,分2组培养,实验组加入含骨形态发生蛋白2的细胞培养基,对照组不加入,培养3,6,9,12,15 d,检测细胞碱性磷酸酶活性;培养1,3,5, 7,14 d,CCK-8法检测细胞增殖;培养1,2周,茜素红染色观察成骨分化情况.结果与结论:①实验1:随着培养时间的延长,两组细胞增殖A值逐渐增加,两组间A值比较差异无显著性意义;培养7 d后,骨髓间充质干细胞紧紧黏附于支架表面;②实验2:随着培养时间的延长,两组碱性磷酸酶活性逐渐升高,实验组培养不同时间点的碱性磷酸酶活性高于对照组(P < 0.05);随着培养时间的延长,两组细胞增殖A值逐渐升高,实验组培养不同时间点的A值高于对照组(P < 0.05);实验组培养1,2周的钙结节数多于对照组;③结果表明,骨形态发生蛋白可促进骨髓间充质干细胞在可注射性纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合支架上的增殖与成骨分化.
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两种磷酸钙骨水泥浆料固化过程对成骨细胞的影响
背景:国内外关于骨水泥浆料固化过程中对细胞影响及解决方案的研究报道甚少.目的:观察β-磷酸三钙,磷酸钙骨水泥和壳聚糖微球,磷酸钙骨水泥浆料固化过程对成骨细胞的影响.设计、时间及地点:对比观察,于2006-08/12在北京大学医学部细胞与生物研究室完成.材料:自制2种可注射磷酸钙骨水泥:β-磷酸三钙,磷酸钙骨水泥和壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥;小鼠成骨前体细胞株MC3T3-E1由日本RIKEN细胞库提供.方法:将小鼠成骨前体细胞株MC3T3-E1分别接种于β-磷酸三钙/磷酸钙骨水泥和壳聚糖微球,磷酸钙骨水泥的固化块及浆料卜,以细胞接种于24孔板作空白对照,用吖啶橙染色后在荧光显微镜下观察,对细胞进行计数分析.主要观察指标:①细胞形态.②细胞计数.结果:①荧光显微镜下可见黏附于材料块上活细胞的核呈亮绿色荧光,细胞形态完整,未见裂解.材料也吸收部分荧光,星深绿色的背景.而在磷酸钙骨水泥浆料}=仪有少数活细胞存留,明显少于β-磷酸三钙/磷酸钙骨水泥崮化块组和空白对照组.②β-磷酸三钙/磷酸钙骨水泥和壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥固化块与空白对照组相比,对MC3T3-E1细胞数无影响.两种材料浆料上的细胞数显著低于相应骨水泥固化块组和空白对照组(P<0.01).结论:β-磷酸三钙,磷酸钙骨水泥和壳聚糖微球/磷酸钙骨水泥材料的浆料固化过程对MC3T3-E1细胞有不利影响,致使细胞数降低.
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Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶作为可注射性支架构建组织工程软骨的可行性
背景：藻酸钠水凝胶和微载体均可作为注射性支架材料，但存在力学性能差和可塑性差等缺点。
目的：探索Cytodext-3微载体与藻酸钠水凝胶复合体作为可注射性组织工程软骨支架的可行性。
方法：制备可注射性Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶复合支架、可注射藻酸钠水凝胶支架，检测两组支架的力学性能。将软骨细胞与Cytodext-3微载体置于生物反应中培养，获得负载软骨细胞的微载体，再与藻酸钠水凝胶复合，作为实验组；将软骨细胞与可注射藻酸钠水凝胶支架共培养，作为对照组，检测两组支架内的细胞活性、细胞合成DNA与糖胺聚糖的能力。
结果与结论：①可注射性Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶复合支架杨氏弹性模量高于可注射藻酸钠水凝胶支架(P<0.05)；②对照组内软骨细胞呈圆形形状，均匀分布于藻酸钠凝胶中；实验组软骨细胞帖附于微载体表面，均匀分布于支架中；培养1 d后，两组支架内部可见，亦可见大量死亡的软骨细胞；14 d后，两组支架内均未发现死亡细胞，大量增殖软骨细胞保持较高的细胞活性，实验组细胞数量明显多于对照组；③随着时间的延长，两组细胞合成DNA与糖胺聚糖的含量逐渐增多，实验组DNA与糖胺聚糖含量高于对照组(P<0.05)；④结果表明：Cytodext-3微载体/藻酸钠水凝胶复合体有望作为一种良好的具有可注射性的组织工程软骨支架。 -
注射型纳米壳聚糖骨形态发生蛋白2复合体诱导牙周组织的再生
背景：壳聚糖水凝胶具有良好的生物兼容性、生物可降解性及抗菌性等特点，具有促进组织愈合和成骨诱导的作用，作为支架材料载负生长因子可保证外源生长因子的缓慢高效释放。
目的：观察可注射性纳米壳聚糖骨形态发生蛋白2复合体促进大鼠牙周组织再生的效果。
方法：将54只Wistar大鼠随机均分为3组，建立第二磨牙慢性牙周炎模型，建模成功后，实验组于第二磨牙牙周内植入可注射性纳米壳聚糖骨形态发生蛋白2复合体，对照组于第二磨牙牙周内植入可注射性纳米壳聚糖凝胶，空白组牙周内不植入任何药物。术后3，6，9周，进行牙龈出血指数、探诊深度、松动度、X射线片及组织病理学切片观察。
结果与结论：实验组术后9周的探诊深度、松动度均低于对照组及空白组(P<0.05)。术后9周，实验组牙槽骨高度修复再生至根分叉处，骨小梁致密，分布均匀，可见大量牙骨质样结构、牙周韧带生成，新生牙槽骨致密且均匀分布在骨缺损区域，修复效果明显优于对照组及空白组。表明可注射性纳米壳聚糖骨形态发生蛋白2复合体具有抗炎和引导牙周组织再生的作用。 -
医用聚丙烯酰胺水凝胶临床应用的国内外进展
1 历史性回顾与国外进展 注射性软组织填充材料是科技发展过程中填充材料的第1,2代产品,经临床验证均因术后出现难以治愈的并发症和造成的不良后果已被临床淘汰,并给人们留下了深刻的教训.20世纪八九十年代始产生了第3代软组织填充材料[1],目前国际上分为3大类:即人工合成的永久性可注射性填充材料,临时性注射和半永久性注射性填充材料,它有近40种,后者是组织工程的产物.
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可注射性软骨细胞支架材料的研究进展
软骨组织是人体内重要的支撑结缔组织,是骨关节、气管、耳廓、鼻等器官的重要组成部份.临床上因先天性疾患、创伤、炎症或肿瘤引起的各种软骨缺损较为常见.在其修复中往往受自然材料不足或较大供区伤害以及较沉重的经济负担等因素制约.
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可注射性人胎盘胶原豚鼠皮内、皮下注射实验研究
目的 研究可注射性人胎盘胶原的理化性质及临床应用特点.方法 将实验豚鼠随机分为两组,并将浓度为8mg/ml及30mg/ml的两种胶原分别注于两组豚鼠的皮下和皮内,以生理盐水作对照.实验鼠分别在注射后1、3、5、7、14、28、49、91、196天作大体观察和组织切片观察.结果 显示可注射性人胎盘胶原不引起明显的过敏反应及炎症反应.注入宿主皮内后,能较长期稳定留存,并逐步被宿主的自身胶原替代,共同进入宿主的生命代谢过程.它还能使真皮的胶原纤维增加,真皮增厚,延缓了真皮的衰老.结论 可注射性人胎盘胶原在整形美容外科中作为改善皮肤衰老中出现的皱褶及修复皮肤浅表凹陷性缺损具有实用价值.
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可注射性硫酸钙在兔椎体松质骨中成骨性能的研究
目的 观察可注射性硫酸钙在兔椎体松质骨中的成骨降解性能.方法 18只成年新西兰兔随机分为A、B两组,每组9只.其中A组向兔椎体松质骨注入硫酸钙骨水泥(calcium sulfate cement,CSC);B组作为空白对照组不植入材料.在不同时间点(2,6和12周)采用大体观察、X片影像学、组织学等方法观察和评估CSC植入后在椎体松质骨内的成骨和降解情况.结果 术后兔进食,活动正常,标本周围软组织无炎症反应.CSC在植入2周见少量新生骨,6周植入物部分吸收,见大量新生骨,12周植入物全部吸收,并有编织骨形成,成骨量明显高于对照组(P＜0.05).结论 可注射性硫酸钙有良好的生物相容性,植入椎体后成骨作用明显,新生骨与植入材料的吸收降解同步,是一种良好的骨移植材料.
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可注射性植骨材料应用及研究进展
随着分子生物学和微创外科技术的发展,一些具有注射性能的骨替代生物材料相继得到开发和利用.可注射性生物活性骨水泥作为骨科微创手术的内置入骨替代材料,在修复骨折、良性骨肿瘤等导致的骨缺损以及椎体成形术等方面获得了巨大成功.本文就可注射性植骨材料的现状做以介绍.
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壳聚糖水凝胶的研制及其与C2C12细胞粘附、支持作用的实验研究
研制可注射的壳聚糖水凝胶材料,并对该材料的理化特性进行检测,同时检验其是否能粘附并支持C2C12细胞生长.对不同温度下的壳聚糖溶液进行pH值的测定,并以壳聚糖溶液和β-甘油磷酸钠溶液为原料,制备温敏性壳聚糖水凝胶,对该材料的粘度及37℃成胶时间进行测定,显微镜下观察水凝胶材料的结构,通过C2C12细胞在其表面上的粘附与生长情况,判定该材料是否具有良好的细胞相容性.结果表明:该材料具有温度敏感性,即室温下为液态,37℃变为固态.当壳聚糖溶液浓度为2%时,加入45%β-甘油磷酸钠溶液后的成胶作用时间短,约为15 min.C2C12细胞在壳聚糖水凝胶材料上的粘附与生长情况良好.壳聚糖水凝胶可作为可注射性组织工程化心肌的支架材料,用于携带有效细胞进行缺血性心脏病的治疗.
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可注射性骨组织工程载体研究进展
可注射性骨组织工程兼组织工程和微创外科的理论和技术,具有非侵害或微创修复骨缺损或畸形的优点,并已在临床得到初步应用,具有良好的应用前景.
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羟丙基甲基纤维素对磷酸钙水泥注射性能的影响
[目的] 研究羟丙基甲基纤维素对磷酸钙骨水泥可注射性的影响.[方法] 用注射能力系数法和稠度测定法对含不同浓度HPMC(0～4%)的CPC的注射性能进行评价.[结果] 增加HPMC的浓度,CPC的注射性能也增加.HPMC在2%时,注射性能好,注射能力系数达95%,稠度低,对水泥的固化时间无明显影响.HPMC超过3%后注射性能开始下降,至4%时注射能力系数降至90%.[结论] 适当浓度的HPMC可以很好的改善CPC的流变学性能,增加其可注射性能,适于微创骨科的应用.
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复合重组人骨形态发生蛋白-2注射型磷酸钙骨水泥/纤维蛋白胶在椎体成形术中的研究
椎体成形术是将可注射性生物材料经椎弓根注射到病变椎体来强化椎体,解除疼痛,稳定脊柱[1].聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是目前临床上常用的填充材料,但它有一些不足之处,如不能降解、骨水泥反应引起低血压或肺栓塞等,故寻找理想的替代材料是目前研究的重点[2].
