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三维连通多孔钛表面成骨能力的实验研究
目的:通过体外成骨细胞培养实验,评估单纯连通多孔钛材料和复合类骨磷灰石的连通多孔钛材料表面的成骨能力.方法:先将纯钛粉应用热等静压法制备出单纯连通多孔钛并分成2组(每组50件),将其中一组按1.5倍模拟体液浸泡法制备出复合连通多孔钛.将两组多孔钛制成标准试件(5mm×5mm×4mm)并均置于24孔板内.取新生SD鼠颅骨的成骨细胞进行原代培养及传代,然后将传代后的成骨细胞接种于24孔板内的两组多孔钛试件中并继续培养.在培养期间进行细胞增殖性测定(MTT法,在培养第1、3、5、7、9天测定)以及碱性磷酸酶活性检测(在培养第7、14、21天测定).培养7 d后对2组多孔钛内的成骨细胞进行扫描电镜观察.结果:2组的MTT'吸光值和ALP值均随着时间的延长而增加,但复合多孔钛组在MTI'吸光值的增加幅度和速度以及ALP活性均优于单纯多孔钛组(P＜0.05).培养7 d后扫描电镜显示复合连通多孔钛试件内成骨细胞生长活跃,黏附牢靠.结论:三维连通多孔钛表面具备成骨活性,在多孔钛内壁复合类骨磷灰石后,这种成骨活性明显增强,更有利于成骨细胞在材料表面的黏附和增殖.
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医用生物玻璃和磷灰石材料对小鼠骨髓细胞微核率的影响
采用啮齿类动物微核试验对医用生物玻璃材料和磷灰石材料的浸提液进行诱变性检测.结果显示,每一材料浸提液的浸提原液、1/5和1/10倍浸提液3个剂量组诱导的多染红细胞微核率与溶剂对照组比较,无显著性差异,P＞0.05.表明各剂量组的浸提液无诱发小鼠骨髓细胞微核增加作用.
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人牙釉质、牙本质矿化成分的晶体特性
目的对比研究人乳、恒牙牙釉质和牙本质矿化成分(牙磷灰石)的晶体特性. 方法应用X射线衍射、红外光谱和电子探针等方法对牙釉质、牙本质磷灰石进行了检测. 结果牙磷灰石不是由单一成分组成,而是一种生物混晶,其主要物相组成为含有多种微量成分的碳羟磷灰石.与牙本质相比,牙釉质的结晶度高且晶体晶胞参数的a轴膨胀.晶体晶胞参数计算显示人恒牙牙釉质磷灰石为:a=9.450A,c=6.890A;牙本质:a=9.433A,c=6.890A.人乳牙牙釉质:a=9.462A,c=6.910A;牙本质:a=9.442A,c=6.910A.成分分析显示,牙本质中Mg、CO32-含量均高于牙釉质,而牙釉质中Cl含量较高. 结论乳、恒牙牙釉质与牙本质磷灰石在结晶性和晶胞参数等方面的差异可能与Mg、CO32- 、Cl等重要微量成分有关.
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锶磷灰石修复颌骨缺损的实验研究
目的以不同含锶量的锶磷灰石(Sr-HAP)植入动物体内,进行各项生物学测试,为该材料的临床实际应用作前期研究.方法将24只新西兰大白兔分为3组,双侧下颌角均造成约6 mm×12 mm×4 mm的缺损,用10%、5%、0%的Sr-HAP分别予以修复,于1、3、6个月时随机处死一组分别进行尸解、光镜、扫描电镜、四环素荧光标记、定量组织学观察.结果锶磷灰石人工骨植入后无感染和排斥反应,术后材料的部分降解早,有部分诱导成骨现象,5%和10%的锶磷灰石成骨量与纯羟基磷灰石(0%)比较在统计学上有差异,而5%与10%的锶磷灰石成骨量统计学上差异无显著性.结论①锶磷灰石有良好的组织相容性、骨引导性及生物降解性,并可能具有一定程度的骨诱导性,锶的存在提高了新骨的总生成量,延长了新骨生成的总体时间和高峰期.②锶磷灰石具有良好的生物降解率和合适的生物降解速率,能获得较满意的骨缺损修复效果.
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紫外线光照射促进微弧氧化纯钛诱导磷灰石形成及细胞矿化
目的：评估紫外线照射效应对微弧氧化纯钛诱导磷灰石形成及细胞矿化的影响。方法Ⅱ级商用纯钛片进行微弧氧化（MAO）处理，作为空白对照组，记为MAO；微弧氧化结合紫外线（UV）照射处理2 h的钛片作为实验组，记为MAO+UV 2 h。采用扫描电镜（SEM）观察钛片浸泡在DMEM/F12培养液中材料表面磷灰石形成情况；将钛片与大鼠脂肪间质干细胞矿化诱导条件下共培养，观察细胞矿化情况。结果浸泡在培养液中21 d后，MAO组仅在SEM高倍镜下见少量散在微小磷灰石结晶颗粒；MAO+UV 2 h组颗粒明显增大增多且叠层沉积，除微弧氧化形成的孔径外周高点外，氧化膜层几乎全部被磷灰石晶体层覆盖，且孔径内沉积大量晶体使孔径明显缩小。SEM观察细胞矿化物的形成情况，发现MAO组未见明显矿化物形成，但MAO+UV 2 h组细胞材料表面可见较多针状结晶，能谱分析（EDS）提示为磷灰石结晶。结论紫外线照射可增强微弧氧化纯钛表面在体外诱导磷灰石沉积的能力且促进脂肪间质干细胞的体外矿化。
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磷酸钙骨水泥降解性能研究进展
磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement,CPC)作为一种重要的骨移植替代物,自其发明以来受到广泛的欢迎,到目前为止已经有多种配方的产品应用于临床,其理化性能优良,固化产物接近于天然骨,但是降解缓慢,这一缺点影响了其在临床中的进一步应用,国内外许多研究均致力于改善其降解性能,笔者就近年有关改善CPC降解性能方面的工作做一综述.
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尿石症诊疗决策系列讲座（一）代谢评估和内科治疗
尿石症人群患病率约10％～12％.泌尿系结石中,草酸钙结石占65％,其他成分的结石所占比例依次减少(尿酸结石5％～10％,磷酸钙结石5％,磷酸铵镁和碳酸磷灰石1.5％,胱氨酸结石1％),混合结石也常出现.统计资料表明,在过去的20年中,尿石症的发病率不仅并未降低,反而在逐年升高.面临这一挑战,近来对尿石症的代谢评估和病因治疗又再度受到普遍重视.其实,大约95％的尿石症患者的原因已能通过代谢评估查明,而且也可针对不同原因的结石患者采用个体化的治疗,主要是针对结石病因进行治疗,目的在于控制结石复发,少部分尚有直接溶石的治疗效果.
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生物体活性梯度功能材料
讨论了人工生物活性梯度功能材料之现状,展望了其发展趋势.
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溶胶-凝胶法制备磷灰石-硅灰石多孔生物活性玻璃陶瓷的生物活性
背景:磷灰石-硅灰石玻璃陶瓷是生物活性优异的骨修复材料,一般通过高温熔制法制备.目的:观察新型溶胶-凝胶法制备磷灰石-硅灰石生物活性玻璃陶瓷及其生物活性.设计:材料工艺设计实验,活体外生物活性实验.单位:四川大学材料科学与工程学院.材料:磷灰石-硅灰石玻璃陶瓷.方法:实验于2002-08/2003-05在四川大学材料科学与工程学院生物材料研究实验室完成.采用溶胶-凝胶法及后续热处理工艺制备磷灰石-硅灰石玻璃陶瓷,试样在模拟体液中于37℃浸泡7 d,通过观察表面磷灰石的形成情况考察材料的生物活性.采用JL-1155型激光粒度仪、X射线衍射仪、傅立叶红外转换光谱仪、扫描电子显微镜进行表征分析.主要观察指标:①新工艺溶胶-凝胶法制备的玻璃陶瓷材料的晶型结构、显微结构.②模拟体液中材料表面磷灰石形成情况.③多孔型溶胶-凝胶硅灰石/磷灰石玻璃陶瓷孔径.结果:①溶胶-凝胶工艺制备出玻璃陶瓷材料,其主晶相为羟基磷灰石、氟磷灰石和β-硅灰石,微观结构包括大量2.0～3.0μm微孔.②溶胶-凝胶磷灰石-硅灰石玻璃陶瓷生物活性优异:体外模拟体液浸泡7 d后,表面生成大量磷灰石颗粒.③多孔支架材料孔隙形态优异,为300～400μm直径相互贯通的大孔结构.结论:通过溶胶-凝胶工艺制备了具有优异生物活性的磷灰石-硅灰石玻璃陶瓷;此材料可望成为优异的骨修复材料及骨组织工程支架材料.
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孔隙率对锶磷灰石多孔陶瓷骨融合能力的影响
目的:观察孔隙率不同的锶磷灰石多孔陶瓷的骨融合能力差异.方法:实验于2004-06/2005-02在上海第九人民医院动物房和动物手术室完成.24只健康新西兰大白兔随机分为4组,在双侧前肢制造10 mm桡骨缺损,分别植入孔隙率为50%、60%、70%的锶磷灰石多孔陶瓷(掺锶5%克分子数的羟磷灰石)作为实验组,以植入70%孔隙率的羟磷灰石多孔陶瓷作对照组.在术后3,6,12,24周处死动物,大体及X射线摄片观察新骨生成情况,取缺损两端各3 mm长骨组织作组织学图像观察,24周标本作四环素荧光标记及不脱钙硬组织图像观察.结果:24只白兔中有4只死亡,后补充,进入结果分析24只.①术后3周,70%孔隙率锶磷灰石和70%孔隙率羟磷灰石多孔陶瓷的孔隙内有少量骨基质及成骨细胞,6周,70%孔隙率的锶磷灰石多孔陶瓷的成骨现象明显,其余,70%孔隙率羟磷灰石＞60%孔隙率锶磷灰石＞50%孔隙率锶磷灰石.②24周荧光显示70%孔隙率锶磷灰石的荧光强度和面积丰富.③24周硬组织图像显示锶磷灰石陶瓷随孔隙率的增高,陶瓷的降解现象明显.结论:同一孔径、孔隙率高的锶磷灰石成骨现象早,骨量丰富,24周材料降解较明显;同一孔径、同一孔隙率条件下,锶磷灰石比羟磷灰石成骨量大,生物降解明显.
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原位形成骨骼矿物相材料碳酸化磷灰石的骨界面组织学特点
目的:通过观察碳酸化磷灰石与骨界面间形态学特征及其成骨和降解情况,探讨原位形成骨骼矿物相材料碳酸化磷灰石的组织学特点.方法:实验于2001-03/11在解放军总医院骨科研究所完成.选用成年新西兰兔30只,将两侧股骨远端制作直径5 mm,深10mm的缺损模型,随机选一侧植入碳酸化磷灰石为实验组,另一侧植入聚甲基丙烯酸甲酯为对照组.于术后1,4,8,12和16周时分批麻醉处死动物,每批6只.对植入材料与骨界面之间形态及降解的情况进行以下观察.①大体观察.②组织学检测.③体视显微镜观察.④荧光染色观察.⑤钼靶软X射线观察.结果:术后大体观察、组织学观察、体视显微镜观察、荧光染色观察和钼靶软X射线观察显示碳酸化磷灰石术后在1周时固化填充良好,与骨结合紧密,4周时界面出现成骨,8周时开始降解,16周时大部分碳酸化磷灰石已经降解,有大量新骨形成.聚甲基丙烯酸甲酯组界面间始终没有成骨现象,1周时聚甲基丙烯酸甲酯固化填充良好,与骨结合紧密,8周时界面间开始形成纤维结缔组织,16周时界面间形成一层厚的致密纤维结缔组织.结论:碳酸化磷灰石是生物相容性非常好的生物活性材料,植入体内后能够与骨直接结合,界面间不形成纤维结缔组织并持续有破骨和成骨活动存在,随时间推移可以逐步降解,但是确定完全降解的时间尚需更长时间的观察和验证.
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釉基质蛋白对双重酸蚀后纯钛表面磷灰石生成的影响
背景：为提高钛种植体植入后的生物活性，常采用各种表面改性技术。目的：研究釉基质蛋白对双重热酸蚀纯钛表面仿生矿化沉积磷灰石层的影响。方法：提取猪未萌恒牙胚表面的釉基质蛋白并进行验证，纯钛片经抛光清洗后进行双重热酸蚀处理，然后放入含不同浓度釉基质蛋白的饱和矿化液中矿化7 d，对照组为不含釉基质蛋白的钙磷过饱和液。扫描电镜观察试件表面形貌，X射线能谱及X射线衍射分析涂层的元素成分及晶相结构。结果与结论：经双重酸蚀处理后的钛片表面形成规则凹坑状的粗糙表面，经过7d的矿化实验后，不添加釉基质蛋白的对照组试件上未见明显矿化涂层的形成。加入釉基质蛋白的实验组试件表面可形成矿化涂层，且随釉基质蛋白浓度的增加，矿化涂层的量及形态发生改变。能谱分析结果显示：矿化涂层中的主要元素为钙、磷、碳和氧，钙磷摩尔比在1.32-1.41之间。X射线衍射结果显示纯钛试件表面的沉积物为碳羟基磷灰石。提示釉基质蛋白可以促进双重酸蚀处理后的纯钛表面更快地生成磷灰石涂层。釉基质蛋白对纯钛表面磷灰石涂层的影响呈浓度相关性。
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碳酸化磷灰石与骨界面结合强度的生物力学特征研究
目的:探讨碳酸化磷灰石(carbonated hydroxyapatite;CHA)与骨界面的结合强度,为临床使用该材料提供实验依据.方法:成年新西兰兔70只,分别在股骨远端制备分离和拔出动物实验模型,实验组植入碳酸化磷灰石,对照组植入聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methaerylate,PMMA),术后分批处死动物,进行分离和拔出实验及组织学观察.结果:CHA组与骨界面结合力1周时仅为(56.0±2.6)N,螺钉拔出力仅为(250.0±7.4)N,16周时界面结合力达到(281.0±13.1)N,螺钉拔出力上升至(512.5±7.8)N,表明CHA-骨界面结合强度随时间推移逐渐升高;PMMA组与骨界面结合力1周达到(288.5±2.3)N,螺钉拔出力高达(753.0±26.1)N,16周时界面结合力降为(228.0±9.2)N,拔出力则降为(603.0±14.1)N,表明PMMA初始强度高,随时间推移逐渐下降.组织学观察CHA与宿主骨界面在8周出现CHA降解,新骨长入,16周时更加明显;而PMMA组8～16周标本显示骨界面间形成厚薄不一的纤维组织.结论:CHA是生物相容性非常好的生物活性材料,但应用初期与骨界面结合强度较低,因其在骨界面间可以降解,并伴有新骨形成和长入,因此结合强度增加,而PMMA则无此性能.界面分离实验和螺钉拔出实验结果相符,支持CHA-骨界面结合强度在体内稳定增强的趋势.CHA的原位固化性能、固化强度以及界面结合强度对于填充低负重部位的包容性骨缺损具有独特的优点.
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钛表面类骨磷灰石上胶原蛋白与羟胆固醇复合生物活性涂层制备研究
目的 探讨在金属钛表面类骨磷灰石上制备胶原蛋白与羟胆固醇复合生物活性涂层的可行性.方法 研究于2013年12月在清华大学材料学院进行.采用酸-碱热处理结合仿生矿化沉积的方法在钛表面构建一层均匀的类骨磷灰石,采用物理吸附方法将胶原蛋白和羟胆固醇共同或单一固定在具有类骨磷灰石涂层的钛表面,构建钛表面的复合涂层.结果 场发射扫描电镜和X射线衍射分析验证了钛表面的类骨磷灰石;衰减全反射-傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱定性证明了胶原蛋白被成功固定在具有类骨磷灰石涂层的钛表面上;微二喹啉甲酸法和高效液相色谱法可测定固定在复合涂层上的胶原蛋白和羟胆固醇含量.结论 通过酸-碱热处理和仿生矿化沉积方法可在钛表面构建一层均匀的类骨磷灰石,通过物理吸附方法可成功将胶原蛋白和羟胆固醇共同或单一固定在具有类骨磷灰石涂层的钛表面,构建钛表面的复合涂层.
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碳酸钙的磷酸盐溶液浸泡法合成磷灰石人工骨
目的:采用溶液浸泡法将碳酸钙转化成磷灰石,并测试其理化性能.方法:将通过Ca(OH)2的碳酸化生成的CaCO3浸泡在60℃、1 mol/L磷酸二氢钾盐溶液中1～14d,借助X射线衍射分析(XRD)、红外吸收光谱测定(FTIR)、抗张强度(DTS)测试、钙磷比分析、碳酸含量测定、扫描电子显微镜(SEM)等分析手段对各样本的形貌、机械性能及组成进行了研究.结果:XRD、FT-IR、SEM结果均显示经过14 d处理,CaCO3已完全转化成为B型碳酸磷灰石,其抗拉强度(5.75±0.30) MPa,作为骨缺损重建材料的机械强度是足够的.化学元素分析结果显示生成的碳酸磷灰石的钙磷比与碳酸含量均高于骨.结论:本方法是在低温低压下即能合成具有优良机械性能的低结晶性碳酸磷灰石团块的简单可行的方法.
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釉基质蛋白对化学处理钛表面磷灰石生成的影响
目的:研究釉基质蛋白对双重热酸蚀及碱热处理纯钛表面仿生矿化沉积磷灰石层的影响.方法:提取猪未萌恒牙胚表面EMPs,用SDS-PAGE电泳进行验证.纯钛片经抛光清洗,分别进行双重热酸蚀和碱热处理,放入含EMPs(150 μg/mL)的改良模拟体液(m-SBF)中浸泡7d,对照组为不含EMPs的m-SBF.扫描电镜观察试件表面形貌,X射线能谱,X射线衍射及傅里叶红外光谱等分析其元素成分及晶相结构.结果:酸蚀组经仿生矿化.对照组试件表面无沉积物生成,实验组加入EMPs,钛片表面有一定量的沉积物生成,能谱分析显示主要由Ca、P、O和C等元素组成.碱热处理组经仿生矿化,对照组与实验组试件表面均有沉积层形成,但后者有较多直径约为300～600nm的孔隙生成,元素组成主要为Ca、P、O和C,X射线衍射及傅里叶红外光谱分析显示沉积物为碳羟基磷灰石.结论:碱热处理纯钛表面有利于磷灰石层的形成,加入EMPs能促进磷灰石层的形成并改变其形貌.
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胶原蛋白和20α羟胆固醇复合涂层对大鼠骨髓间充质干细胞成骨表达的影响
目的:探讨固定在金属钛表面类骨磷灰石上的胶原蛋白(collagen,Col)和20α羟胆固醇(20α-hydroxycholesterol,HC)复合涂层对大鼠骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)成骨表达的影响.方法:通过CCK-8法评估BMSCs在固定了生物活性分子的钛表面上不同时间点的增殖能力:通过检测碱性磷酸酶活性(ALP activity)评估BMSCs在固定了生物活性分子的钛表面上不同时间点的早期分化能力;通过Westem免疫印迹法检测BMSCs在不同时间点骨钙素(osteocalcin,OC)和Ⅰ型胶原蛋白(collagen Ⅰ,Col Ⅰ)的表达.采用SPSS 17.0软件包对数据进行t检验.结果:CCK-8检测结果显示,共固定Col和HC的复合涂层提高了BMSCs的增殖能力,单一固定在具有类骨磷灰石钛表面上的HC对BMSCs的增殖能力无显著影响;检测ALP活性发现,共固定Col和HC的复合涂层显著提升了BMSCs的早期成骨分化能力,在单一固定HC涂层上,BMSCs的ALP活性比在单一固定Col的涂层高;Western免疫印迹结果显示,共固定Col和HC的复合涂层增加了BMSCs的OC和Col Ⅰ表达,显著提高了BMSCs的晚期成骨能力;此外,在单一固定Col的涂层上,骨钙素和Ⅰ型胶原蛋白的表达要高于在单一固定HC的涂层.结论:共固定的Col和HC复合涂层显示出良好的生物相容性,两者显著促进BMSCs的增殖能力和成骨分化能力.
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表面形貌及碱热处理对纯钛表面在DMEM培养液中诱导磷灰石沉积的影响
目的检测表面形貌及碱热处理钛植入表面对钛表面在细胞培养液中诱导生成磷灰石的能力.方法纯钛片打磨至600目,进行以下处理:(1)单纯光滑钛片;(2)钛片粗化处理,采用喷砂+酸蚀法;(3)光滑钛片+碱热处理;(4)粗化钛片+碱热处理.以上4种表面之钛片分别浸入DMEM细胞培养液中,分别于第1、2、3周取出一组钛片,扫描电镜观察表面形貌,EDX分析表面元素组成比例.对第3周时的钛片用X射线衍射仪分析表面组分.结果第1周末时,在碱热处理形成的网孔中可见磷灰石形核形成.粗化表面+碱热处理组形核为纳米级的针状结晶物,随时间增长,形核逐渐长大成密集球状物,进而形成由球状体组成的面状沉积体;光滑+碱热处理组表面为颗粒状形核.对经碱热处理试样的XRD分析表明,表面沉积物主要为羟基磷灰石.结论在细胞培养液中浸泡后,经碱热处理的钛表面显示了明显的诱导磷灰石沉积能力.表面沉积物成分为羟基磷灰石,粗化+碱热处理表面沉积的磷灰石为纳米级针状结构.
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磷灰石纳米粒子体外致肝癌细胞的胀亡
[目的]研究磷灰石纳米粒子体外抗肝癌作用的机理.[方法]采用形态学观察和MTF法检测磷灰石纳米粒子作用于人肝癌细胞系Bel-7402的量效和时效关系.流式细胞仪分析细胞周期的时相变化.透射电镜下观察细胞超微结构的改变.[结果]磷灰石纳米粒子在体外对人肝癌细胞系Bel-7402具有明显的抑制作用,并呈现良好的量效和时效关系.肝癌细胞的生长阻滞于G1期.细胞体积增大,胞质空泡化,染色质凝集,胞浆溶解.[结论]磷灰石纳米粒子具有体外抗肝癌作用,细胞增殖阻滞于G1期,阻断细胞周期的进展,导致癌细胞胀亡.
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牙釉质提取物(钙磷)胶体的合成与分析
目的:分析牙釉质提取物合成材料的成分与晶体特性.方法:应用X射线衍射、红外光谱和场发射扫描电镜等方法对合成材料进行检测.结果:牙釉质提取物合成后的主要成分是HA,但经四环素改性后牙釉质中的磷灰石物相、结晶度、微量成分的含量等结晶学特性发生了较明显的改变.结论:牙釉质提取物经四环索改性后可改变磷灰石中基本物相组成,但会降低牙釉质的结晶度,添加几丁质可调节四环素改性后磷灰石的结晶度.
