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新型聚己内酯/磷酸钙支架的制备及生物相容性研究
探讨新型聚己内酯( PCL)/磷酸钙(CPC)复合材料支架的制备方法及对骨髓基质细胞(BMSCs)的生物相容性.采用溶液共混法,利用可溶盐晶体做造孔剂,制备PCL/CPC复合材料支架,以单纯PCL和CPC支架为对照组,Q800型动态力学分析仪进行动态力学性能试验(DMA),采用排水法测量孔隙率;灭菌后通过与犬BMSCs体外共同培养后细胞形态、生长曲线、碱性磷酸酶(ALP)染色和半定量及骨钙素(OC)半定量等方法检测细胞在支架材料上的黏附、增殖及成骨分化情况,动物体内异位成骨检测其成骨情况.结果显示,复合材料的储能模量在PCL/CPC比例为7:3时达到大,制得的材料孔径为250～350μm,多孔支架的孔隙率为70％～80％;BMSCs在新型PCL/CPC组、CPC组支架表面分布均匀,生长增殖明显较PCL组活跃(P＜0.05);PCL/CPC组、CPC组BMSCs成骨行为与PCL组之间有显著差异(P＜0.05).动物体内异位成骨检测提示,4周时PCL/CPC组为13.78％±1.60％、CPC组BMSCs为15.29％±1.20％,成骨显著强于PCL组BMSCs的7.56％±2.20％(P＜0.05),表明PCL和CPC的复合明显改善了两种材料的缺陷,获得的PCL/CPC支架具有良好的生物相容性,可与BMSCs共同构建具有成骨能力的三维立体组织工程化骨.
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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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预防全椎板切除后椎管再狭窄的实验研究
目的:探讨多孔磷酸钙人工椎板预防全椎板切除后椎管再狭窄的效果.方法: 以家兔为动物模型,行全椎板切除术后多孔磷酸钙人工椎板置换,大体观察、切片病理观察、CT扫描和三维结构重建,计算机图像分析定量测定椎管面积和矢状径.结果:多孔磷酸钙人工椎板节段的椎管面积和矢状径比空白节段明显增大(P<0.01),与正常对照节段无显著性差异.结论:多孔磷酸钙人工椎板能有效地预防椎板再生后椎管狭窄,并认为椎管狭窄与纤维组织的侵入有关.
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两种组织工程化人工肋骨支架材料的制备及体内外降解实验研究
目的 选择组织工程界常用的聚乳酸-羟基乙酸共聚物/羟基磷灰石(PLGA/HA)与多孔磷酸钙(CPC)两种支架材料,通过体内外降解实验筛选出更为符合组织工程化人工肋骨支架的材料. 方法 将PLGA/HA(PLGA/HA组)和CPC(CPC组)两种材料分别进行体外实验和动物体内实验, 体外实验: 将同等大小的PLGA/HA和CPC材料浸入0.9% NaCl溶液,并保持无菌,放入37℃温箱内,分别于2、4、8、12和24周时取出称重,比较两种材料在体外的降解速度差异;体内实验:将同等大小的PLGA/HA和CPC材料各2片分别植入20只新西兰大白兔脊柱两侧的皮下,于2、4、8、12和24周取出称重,各时间点分别处死4只大白兔;材料周围组织送组织学检查及扫描电子显微镜观察. 结果 薄层CT扫描(Micro-CT)和扫描电子显微镜观察结果 ,CPC组较PLGA/HA组具有较好的三维结构(1 101.222 8±0.618 4 mg/ccm vs. 1 072.552 3±0.744 2 mg/ccm )及孔隙率(70.26%±0.45% vs.72.82%±0.51%);体外实验显示:两组材料在体外降解速度均较慢,至6个月时才有明显的降解,其中PLGA/HA组降解相对较多,降解了60%;体内实验显示:PLGA/HA组降解比体外更快,3个月时已基本降解完,比CPC组降解快,降解了96%;另外CPC组材料周围的炎症反应明显比PLGA/HA组轻,更适合细胞的生长和黏附. 结论 对再生时间较长的长段肋骨缺损,CPC比PLGA/HA更适合.
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新型多孔磷酸钙支架对骨髓间充质干细胞生物学行为的影响
目的 评价新型多孔磷酸钙(CPC)作为骨组织工程支架对Beagle犬骨髓间充质干细胞(BMSCs)黏附、增殖及成骨分化等生物学行为的影响.方法 将Beagle犬BMSCs接种于新型多孔CPC三维支架表面,以磷酸三钙(TCP)和聚乳酸-聚羟基乙酸共聚物(PLGA)为对照组,通过观察细胞形态、绘制细胞生长曲线、测定碱性磷酸酶(ALP)活性、进行茜素红染色并半定量测定骨钙素等方法,检测BMSCs在支架材料上的黏附、增殖及成骨分化情况.结果 细胞形态和生长曲线结果显示BMSCs在新型多孔CPC三维支架材料表面分布均匀,生长及增殖活跃.ALP活性半定量结果表明,CPC、TCP组ALP表达强度明显高于PLGA组(P＜0.05),CPC组与TCP组间的差异无统计学意义(P＞0.05).骨钙素染色与半定量检测结果均显示:各观察点PLGA组钙盐沉积量明显少于CPC和TCP组(P＜0.05),而TCP和CPC组间的差异无统计学意义(P＞0.05).结论 本实验所用多孔CPC材料具有与TCP类似但优于PLGA的良好生物相容性,利于BMSCs的黏附、增殖及成骨分化,可作为支架材料与BMSCs共同培养,构建具有成骨能力的组织工程化骨.
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新型多孔磷酸钙复合骨髓基质干细胞组织工程实验研究
目的 观察新型生物材料多孔磷酸钙的生物相容性及复合骨髓基质干细胞(BMSCs)异位成骨情况.方法 体外培养第2代Beagle犬BMSCs,转染绿色荧光蛋白(GFP)后与多孔磷酸钙(CPC)复合培养,获得佳复合浓度,倒置和荧光显微镜、扫描电镜下观察BMSCs黏附和生长情况,复合体植入裸鼠皮下8周观察异位成骨.结果 BMSCs转染GFP与多孔CPC复合培养1 d,细胞从材料中爬出,形态正常,7 d可见细胞伸出伪足,分泌基质;复合体可异位成骨.结论 多孔CPC生物相容性好,是一种较理想的骨组织工程支架材料.
