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骨组织工程支架材料与新骨生长研究
本文对β-TCP、β-TCP/DCHA和HA材料的结构、表面生物活性及细胞在材料表面的粘附情况进行了检测与分析,用Micro-CT对制备的骨支架材料植入前后的结构进行了评价.将骨髓基质细胞进行培养、分化,扩增得到足够浓度的成骨细胞,并种植于骨支架材料复合培养后,再植入动物体,观察成骨状况,研究成骨机制.结果表明:骨支架的孔隙中诱导生成新骨,随着新骨生长,支架材料在逐步降解,从而达到骨重建.研制出了具有三维多孔结构、适于新骨生长的孔径、可降解、表面生物活性好以及植入骨细胞后可以诱导新骨生成骨组织工程支架材料.
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模拟体液中生物大分子对类骨磷灰石矿化的影响
为考察体内生物大分子对羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)基底表面矿化物形成的影响,将牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)和硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)大分子分别浸入模拟体液(SBF)中制备成2种矿化介质,再将HA浸入上述矿化介质中3d观察类骨磷灰石形成过程.结果 发现HA基底表面均沉积有Na+和CO2-3取代的类骨磷灰石(Ca3.78Na0.02)(Ca5.22Na0.48)(CO3)1.5(OH).BSA在2SBF中的存在促进了类骨磷灰石晶体在基材表面沉积,有利于其沿(300)晶面择优取向生长.CS对类骨磷灰石晶体的生长呈阻碍作用,获得的晶粒尺寸较小.模拟体液中BSA和CS大分子对类骨磷灰石晶体生长和形貌等均有一定的作用.
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激光气体氮化改性NiTi形状记忆合金
为了提高生物医用材料NiTi形状记忆合金的生物活性,采用高功率连续波Nd:YAG激光辐照,在置于N2反应室中的NiTi形状记忆合金表面制备TiN激光改性层,考察改性层在37℃模拟人体体液SBF溶液中类骨磷灰石的形成能力.采用扫描电子显微镜、X射线能量损失谱仪、傅立叶转换红外光谱仪研究和分析样品表面沉积层的组织形貌、成分及沉积物的结构随沉积时间的变化规律,进而探讨激光改性层表面类骨磷灰石沉积层的形成过程.实验结果表明,激光气体氮化可显著改善NiTi形状记忆合金在体外模拟环境条件下诱导类骨磷灰石沉积的能力,其在37℃SBF溶液中沉积物成分与人体内磷灰石成分接近,Ca、P摩尔比为1.57.
关键词： NiTi形状记忆合金 激光表面改性 SBF溶液 类骨磷灰石 -
仿生浸泡对碳酸根掺杂的钙磷生物陶瓷表面的影响
钙磷生物陶瓷表面类骨磷灰石层的形成对其诱导新骨生成起非常重要的作用.为了研究碳酸根掺杂的钙磷生物陶瓷其表面类骨磷灰石层形成的能力,利用体外模拟装置首次研究了碳酸根掺杂的钙磷生物陶瓷材料在仿生浸泡的过程其表面的类骨磷灰石层形成的变化.结果 表明,钙磷生物陶瓷因有CO2-3的存在,导致该材料形成类骨磷灰石晶体的时间大大提前.并且在β-TCP含量较低的相组成下(HA/β-TCP之比为9/1),该陶瓷在与模拟体液(SBF)作用较短的时间内(约9d)就能形成类骨磷灰石晶体.而不含CO2-3的钙磷生物陶瓷却只能与SBF液作用较长时间(约14d)才开始形成类骨磷灰石晶体.在相同的作用时间内,含CO2-3的钙磷生物陶瓷所形成的类骨磷灰石晶体的情况远远优于不含CO2-3的钙磷生物陶瓷.此外,还有部分的缺钙羟基磷灰石晶体的形成.钙磷生物陶瓷中CO2-3的掺杂引入,有利于该材料生物活性的提高,进而有利于骨缺损的快速修复.
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NiTi合金种植体仿生生长磷灰石涂层及其生物学研究
为赋予NiTi形状记忆合金表面具有生物活性,并探讨类骨磷灰石涂层NiTi作为人工骨修复替代材料的可行性.本研究通过酸碱处理活化NiTi合金,采用仿生方法制备羟基磷灰石涂层,在中国白兔股骨中植入,以无涂层NiTi合金为对照,在植入后15周和26周分别进行组织病理学和超微组织学测试.结果表明仿生生长磷灰石的成分和结构近似于自然骨中的矿物质,晶粒为纳米尺度,是含碳酸根及钙离子缺陷的类骨磷灰石.NiTi/HA植入兔股骨可刺激成骨细胞活跃、增殖,15周后形成完全骨接触界面,且结合状态良好无裂隙.同期NiTi植入体与骨组织间有未吸收的纤维组织,界面结合较差有裂隙.植入26周后,两种种植体与皮质骨均为骨接触.但在髓腔界面,NiTi/HA周围干细胞成骨过程基本完成,新骨紧密包裹种植体;而NiTi表面新骨层残破不全,出现裂隙.说明类骨磷灰石涂层NiTi合金是生物活性材料,有较强的成骨能力,与骨组织间为化学键合.
关键词： NiTi形状记忆合金 类骨磷灰石 仿生生长 生物活性 -
模拟体液流速对多孔磷酸钙陶瓷表面类骨磷灰石形成的影响
目的通过对多孔磷酸钙陶瓷在动态和静态模拟体液(simulated body fluid, SBF)中类骨磷灰石形成的比较研究,探索磷酸钙陶瓷表面类骨磷灰石形成的影响因素,从而为理解体内诱导成骨的机理提供依据.方法将多孔磷酸钙陶瓷分别浸泡在静止、等于和大于骨骼肌组织内体液正常生理流率(2 ml/min)的SBF 14 d后,样品表面形貌由扫描电子显微镜(SEM)观察,浸泡后表面形成物的化学组成由红外光谱检测.结果 SBF在生理流率下,材料仅在多孔陶瓷孔隙内部形成类骨磷灰石;静态(0 ml/min)情况下,表面有类骨磷灰石形成,高于生理流率(10 ml/min)时,表面和断面均无类骨磷灰石形成;增加SBF中的Ca2+、HPO42-的浓度,则在孔隙内部有类骨磷灰石形成.结论比起通常使用的静态浸泡实验,SBF以生理流率流动的动态体外实验能够更好地模拟类骨磷灰石生长的体内环境,为进一步研究提供了宝贵的数据.
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类骨磷灰石涂覆改性聚(乙交酯/丙交酯)的细胞亲和性研究
目的 研究具有类骨磷灰石涂层的聚(乙交酯/丙交酯)[Poly(L-lactide-co-glycolide),PLGA]材料作为骨组织工程细胞支架材料的可行性.方法 采用氧等离子体预处理结合模拟体液1.5 SBF0孵育的方法对PLGA进行类骨磷灰石涂覆改性.用鼠OCT-1类成骨细胞作为种子细胞进行体外培养和扩增后分别种植于PLGA致密膜和多孔支架上,观察细胞在致密膜和多孔支架上的黏附率、黏附形态、增殖活力和生长形态.结果 经类骨磷灰石涂覆改性的PLGA,其表面OCT-1类成骨细胞的黏附率和增殖活力都得到了提高,细胞的黏附形态和生长形态良好;在多孔支架上培养的细胞能够迁移到支架的内部旺盛生长.结论 具有类骨磷灰石涂层的PLGA具有更高的细胞亲和性,可望成为一类新的骨组织工程细胞支架材料.
关键词： 聚(乙交酯/丙交酯) 类骨磷灰石 细胞亲和性 骨组织工程 -
改性玻璃陶瓷在模拟体液中类骨磷灰石层形成的研究
研究用等离子体活化改性玻璃陶瓷(BGC),并用模拟体液(SBF)中类骨磷灰石的形成、体外成骨细胞培养、SEM、XPS、XRD等对其进行表征.结果表明:与活化改性前相比较,等离子体活化改性后的BGC更有利于类骨磷灰石的形成,并能促进成骨细胞增殖.等离子体中丰富的高能、高活性的粒子轰击BGC,使其被刻蚀和粗化,增加了表面的溶解性和提供了更多的活性位点,易使局域的钙、磷离子浓度达到过饱和,更利于类骨磷灰石的成核和生长.表明等离子体改性提高了BGC的生物活性.
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RGD肽在种植体表面涂层的成骨作用
在种植牙治疗中,种植体植入后需经过约3～6个月的骨整合期,才能开始上部修复体制作.同时,在完成种植牙治疗后可能因骨结合欠佳而发生种植体松动脱落.因此,需通过加快种植体周围骨生成速度.来缩短骨结合时间和增强骨结合程度.人们通过对钛种植体表面进行不同涂层的方法来改善其周围骨生成速度,常规主要措施有羟基磷灰石(HA)涂层、等离子钛浆喷涂、喷砂、酸蚀或喷砂酸蚀结合等理化的方法,这些方法具有优越的生物相容性和骨引导作用,诱导类骨磷灰石的生成,缩短骨结合时间.但应用于骨质较差或大量骨丧失病人时,还存在骨结合速率慢和机械固位力不足等缺点[1].
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原位法制备羟基磷灰石/聚乳酸纳米复合材料的体外生物学研究
通过羟基磷灰石/聚乳酸(HA/PLLA)纳米复合材料在模拟体液(SBF)中的浸泡实验评价该材料的生物学性能.测试发现HA/PLLA纳米复合材料在浸泡过程中SBF的pH值呈现下降趋势,HA的存在缓冲了PLLA的酸性;复合材料表面有类骨磷灰石层沉积,并有“蚕茧状”类骨磷灰石颗粒和夹有短棒状晶体的片状晶体簇生成;同时复合材料的降解导致表面形成大量蜂巢状多孔.因此原位法制备的HA/PLLA纳米复合材料具有较好的生物活性和可降解性.
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不同钛表面对大鼠成骨细胞功能和细胞周期的影响
通过比较大鼠成骨细胞在钛酸碱处理表面和钛类骨磷灰石表面的分布、功能和细胞周期,探讨不同钛处理表面对成骨细胞功能的影响.实验用SD大鼠成骨细胞原代培养.将第四代成骨细胞分别接种于两种钛处理表面培养,检测其形态、增殖情况、碱性磷酸酶活性、细胞周期等.结果表明,成骨细胞在两种钛处理表面增殖曲线相似,增殖指数接近,但类骨磷灰石组成骨细胞碱性磷酸酶活性峰值高且持久.结论:钛表面成分可影响成骨细胞功能,富含PO4 3- 、Ga 2+ 的表面可增强成骨细胞矿化功能.
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等离子体活化羟基磷灰石(HA)的机理研究
用等离子体活化改性HA,并用模拟体液中类骨磷灰石的形成和扫描电镜、光电子能谱、X射线衍射等对其进行了表征.结果发现:与活化改性前相比较,等离子体活化改性后的HA更有利于类骨磷灰石的形成.活化机理是等离子体中丰富的高能、高活性的粒子轰击HA,使其被刻蚀和粗化,增加了HA表面的溶解性和提供了更多的活性位点,易使局域的钙、磷离子浓度达到过饱和,更有利于类骨磷灰石的成核和生长.表明等离子体改性提高了HA的生物活性.
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炎性历程模拟体液对多孔HA/β-TCP生物陶瓷类骨磷灰石形成的影响
通过对多孔HA/β-TCP生物陶瓷在炎性历程模拟体液(Simulated body fluid,SBF)中动态浸泡(即先在模拟炎性体液pH6.5的SBF中动态浸泡2 d,再在正常体液pH7.4的SBF中动态浸泡12 d)的类骨磷灰石形成情况的研究后发现,模拟炎性历程的微酸性会溶解材料表面颗粒较细或曲率半径较小的部分,使材料表面变得光滑和溶解性能下降,在随后正常体液的pH值下类骨磷灰石的形成量明显减少,这为理解钙磷生物陶瓷植入体内的诱导成骨机理和在体外筛选骨诱导性较好的钙磷材料提供了更可靠的方法.另外,实验结果还显示,用微波等离子体烧结的多孔HA/β-TCP生物陶瓷,在正常SBF和模拟了炎性历程的SBF的动态实验中,其类骨磷灰石形成情况都好于用常规马弗炉烧结的样品,这预示用微波等离子体烧结的多孔HA/β-TCP生物陶瓷可能具有更好的骨诱导活性.
关键词： 多孔HA/β-TCP生物陶瓷 模拟炎性历程 模拟体液 类骨磷灰石 -
在不同动物肌肉中磷酸钙陶瓷表面类骨磷灰石的形成研究
磷酸钙陶瓷材料植入动物体内后其表面类骨磷灰石层的形成对骨的形成有非常重要的作用,并被认为是骨诱导发生的先决条件.我们将相同大小的孔壁有微孔的多孔材料和致密磷酸钙陶瓷材料植入猪、狗、兔和鼠的背肌或腿肌内,研究陶瓷表面类骨磷灰石的形成,以了解类骨磷灰石层的形成与骨诱导的联系.结果表明:磷酸钙陶瓷材料植入动物的肌肉内14 d后,狗、兔和鼠体内的多孔材料孔隙内表面(包括陶瓷表面较深孔隙)有一层类骨磷灰石层形成;植入猪体内的多孔材料内外表面都形成了一层类骨磷灰石,致密材料在几种动物体内都未观察到类骨磷灰石层形成.类骨磷灰石层形成的快慢次序与动物组织学观察到的在不同动物的肌内骨诱导性高低的次序不一致.证实了类骨磷灰石层的形成的确是骨诱导的先决条件,但还有其它因素影响骨诱导的发生.
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多孔磷酸钙陶瓷在动态SBF中类骨磷灰石形成的研究
本实验在模拟体液(SBF)以静止、等于或大于骨骼肌组织内体液正常生理流率(2ml/100 ml*min)的流动条件下,研究多孔磷酸钙陶瓷上类骨磷灰石的形成.结果表明:SBF在生理流率(2 ml/100ml*min)情况下,材料仅在多孔磷酸钙陶瓷孔隙内部形成类骨磷灰石;静态(0 ml/100ml*min)情况下,多孔磷酸钙陶瓷材料表面有类骨磷灰石形成;高于生理流率(10 ml/100ml*min)时,表面和断面均无类骨磷灰石形成,但如果增加SBF中的Ca2+、HPO42-的浓度,则在孔隙内部有类骨磷灰石形成.生理流速条件下的结果与多数肌肉内植入磷酸钙陶瓷试验的结果一致: 仅在多孔材料内部成骨.这个结果表明,比起通常使用的静态浸泡试验,SBF以生理流率流动的动态体外试验能够更好地模拟类骨磷灰石生长的体内环境.动态SBF对了解类骨磷灰石形成,进而了解磷酸钙陶瓷在体内诱导成骨机理是十分有用的.
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在动态模拟体液中致密CaP陶瓷表面形貌对类骨磷灰石层形成的影响研究
磷酸钙陶瓷植入体内后其表面类骨磷灰石层的形成是诱导成骨的先决条件.本实验在模拟体液(Simulated body fluid, SBF)以人体骨骼肌组织的正常生理流率(2 ml/100ml·min)下,研究在动态SBF中致密磷酸钙陶瓷表面形貌对类骨磷灰石层形成的影响.结果表明:在生理流速条件下,材料的粗糙表面有利于类骨磷灰石层的形成,加大SBF中Ca2+、HPO42-离子浓度, 类骨磷灰石层的形成速度加快.本研究进一步证实了材料的几何形貌对类骨磷灰石形成的影响,加深了对磷酸钙陶瓷在体内诱导成骨机理的理解.
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牙周膜细胞在碱处理后的多孔钛片表面的活性
目的 以碱处理和仿生溶液在多孔钛表面制备类骨磷灰石涂层,观察人牙周膜细胞(PDLC)在碱处理前后多孔钛表面的黏附生长,评价多孔钛类骨磷灰石表面的生物相容性.方法 松装烧结法制备多孔钛片,60℃下行碱处理,在模拟体液中沉积类骨磷灰石涂层.扫描电镜和X射线衍射仪分析涂层表面形貌、物相和结构,能量散射光谱测定仪分析其表面成分,扫描电镜下观察PDIC在碱处理前后钛片表面的生长形态.甲噻唑四唑氮比色检测细胞活性,进行细胞毒性评价.结果 经碱处理后,多孔钛在仿生溶液中可形成一层均匀的类骨磷灰石涂层,该涂层可促进PDLC增殖.结论 多孔钛表面类骨磷灰石涂层具有良好的生物相容性,是PDLC的良好生长载体.
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不同钛表面对人牙周膜细胞功能和细胞周期的影响
目的:比较人牙周膜细胞在钛酸碱处理表面和钛类骨磷灰石表面的分布、功能和细胞周期,明确钛表面对细胞牛理活动的影响.方法:人牙周膜细胞原代培养,将第4代人牙周膜细胞分别接种于酸碱处理和类骨磷灰石处理的2种钛表面培养,检其形态、增殖情况、碱性磷酸酶活性、细胞周期等.结果:人牙周膜细胞在2种粗糙的钛表面增殖曲线相似,细胞增殖指数接近,都有成骨功能表现,其中类骨磷灰石组尤其明显.结论:钛表面成分影响细胞功能,富含PO49-、Ca2+的表面可增强人牙周膜细胞矿化功能.
