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骨组织工程支架材料研究新进展
组织工程是一门快速发展的学科,这门学科是在寻找修复、置换或再生的特殊组织或器官,通过把基础的物理化学和生物学的知识转变成实际有效的材料、设备和临床决策.本文就新的生物材料对骨组织工程的研究现状进行综述,并对骨组织工程研究现存的问题进行分析,提出骨组织工程进一步发展的若干策略.
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骨与软骨组织工程支架材料特征与研究进展
20世纪80年代美国学者Langer等[1]提出了组织工程(tissue engineering)的再生医学新概念,现正形成组织工程学这门新学科.组织工程是运用生命科学与工程科学的原理和方法,研究和开发具有修复或改善人体组织或器官功能的新一代临床应用的取代物,用于替代组织或器官的一部分或全部功能.
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骨组织工程支架及相关问题研究进展
概述组织工程学,是应用细胞生物学和工程学原理及其技术,以生物材料为载体,研究开发、设计构建与重建,改善损伤组织形态和功能的生物替代物,维护人体细胞组织生长的一门新兴交叉学科,在临床医学尤其外科领域具有广阔的应用前景.组织工程学技术的研究已有重大突破,创伤后组织缺损、功能损害的有关组织工程学的研究进展快.由于运动系统的组织结构相对简单,软骨与骨组织结构相对单一[1],而软骨与骨缺损在临床上又较为常见,因此骨组织工程学在骨科领域可能会率先进入临床应用阶段.
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骨组织工程支架材料研究进展
组织工程学(tissue engineering,TE)是生物医学工程学的分支.它是应用细胞生物学和工程学的原理,研究开发能修复和改善损伤组织结构与功能的生物替代物的一门科学,是一个综合细胞生物学、材料科学、生物化学、化学工程、生物医学工程学和移植学等多学科的交叉领域;其研究内容主要集中于3个方面:(1)种子细胞;(2)细胞外基质替代物支架材料;(3)组织工程化组织对各种病损组织替代.
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软骨组织工程支架材料研究进展
软骨损伤和缺失后,软骨组织的自身修复能力极其有限,因此缺损往往不能自行修复,其修复和功能重建是修复重建外科十分重要的研究课题之一.现代外科的发展已使人类修复缺损软骨成为可能,目前临床上的修复方法主要包括植入自体生物移植物和植入软骨代用品.植入自体生物移植物,如骨膜、软骨膜、韧带、软骨等,不仅来源非常有限,而且会造成供区的畸形和瘢痕;软骨代用品,如冻干的同种异体软骨、人工合成材料等.植入后易引起排斥反应和感染,无法取得良好的术后疗效.
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3D生物打印技术在骨创伤中的应用进展
3D生物打印技术是基于生物材料研究成果、计算机三维重建技术、3D打印技术等发展起来的一项新兴技术,近年来其在临床领域应用逐渐增多.对于骨创伤领域而言,3D生物打印技术主要在打印模型和导航模板方面取得了尝试性应用,其与传统手术相结合可有效缩短手术时间、提高手术安全性、减少并发症.虽然其在骨创伤诊疗应用正处于初期发展阶段,如组织、器官打印尚处于研究探索阶段,但该技术未来有望成为治疗骨创伤有成效的方法之一.
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骨组织工程研究中整合素的意义
组织工程是骨科临床应用研究活跃的领域之一.目前,组织工程支架研究的前沿是细胞外基质如何通过细胞膜表面的整合素影响细胞的生物学行为[1,2].本文通过回顾不同组织来源细胞整合素研究的普遍问题及成骨细胞整合素研究的新进展,为骨组织工程支架的研究提供线索.
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关节软骨组织工程支架材料研究进展
组织工程学是一门交叉学科,它利用工程学和生命科学的原理,来研究和发展具有生物活性的人工替代物.用以维持、恢复或提高人体受损组织的功能.目的是利用人体活细胞在适宜的支架材料上生长成天然的组织和器官以替代人体内受损和缺失的组织和器官.支架材料的选择是组织工程学研究的焦点之一.支架材料作为人工细胞外基质,为功能细胞的停泊、生长、繁殖、新陈代谢提供三维空间.理想的软骨组织工程支架应具有良好的生物组织相容性、良好的结构相容性、良好的表面活性、生物可降解性、可塑性和一定的机械强度.目前,关节软骨组织工程支架材料研究主要涉及天然材料、人工合成材料、人工和天然复合材料、纳米材料.本文就关节软骨组织工程支架材料进行综述.
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功能型骨组织工程支架修复结核性骨缺损
背景：随着抗结核功能型骨组织工程支架研究的深入，结核性骨缺损修复成为当前研究热点之一。目的：评价抗结核功能型骨组织工程支架的制备、药物缓释性能和成骨性能。
方法：应用计算机检索PubMed数据库、中国期刊全文数据库、万方数据库中，相关功能型骨组织工程支架修复结核性骨缺损的文章，中文检索词为“骨组织工程支架，结核，骨缺损”，英文检索词为“Bone tissue engineering scaffold，Tuberculosis，Bone defect”。
结果与结论：抗结核功能型骨组织工程支架具有较好的药物缓释性能、组织相容性、成骨性能及抗结核杆菌性能，能长时间稳定释放药物，增强局部应用抗结核药的效果，解决临床上结核性骨缺损修复困难易复发的难题。目前，研制的抗结核性骨组织工程支架还未达到临床需求。首先，针对结核分枝杆菌的多药物联合治疗常需3或4种抗结核药物的联合使用，而目前抗结核性骨组织工程支架只能达到联合2种药物；其次，抗结核治疗疗程常需6-12个月，现有的抗结核性骨组织工程支架药物释放时还不能满足该需求；制备抗结核性骨组织工程支架材料的文献居多，但应用此种材料在结核动物模型进行的验证实验缺失。 -
可控释淫羊藿苷-β-磷酸三钙复合支架的制备
背景:淫羊藿苷可促进骨形成、抑制骨吸收,然而其难溶于水,且在体内生物利用度极低,因此其生物活性的发挥需要一种合适的载体.目的:制备淫羊藿苷-β-磷酸三钙复合支架,并表征其生物学特性.方法:应用3D打印技术制得含纳米氧化锌的多孔β-磷酸三钙支架,检测加入纳米氧化锌前后多孔β-磷酸三钙支架的抗压强度,以及含纳米氧化锌多孔β-磷酸三钙支架的吸水率与孔隙率;采用超声乳化溶剂透析法制备含有淫羊藿苷的聚乳酸-羟基乙酸共聚物缓释微球,检测其包封率、载药率.将含纳米氧化锌多孔β-磷酸三钙支架与聚乳酸-羟基乙酸共聚物缓释微球混悬液混合,制备淫羊藿苷-β-磷酸三钙复合支架,采用扫描电镜观察复合支架的微观结构,同时检测其吸水率与孔隙率;将复合支架浸入PBS中,在相应的时间点检测上清液中淫羊藿苷浓度,绘制淫羊藿苷累积释放曲线.结果与结论:①多孔β-磷酸三钙支架微观孔隙结构较为规整,分布均匀,连通性较好,孔隙间距约为600 μm;加入纳米氧化锌颗粒后,支架表面结构更为致密,结晶度更高;②聚乳酸-羟基乙酸共聚物缓释微球呈球形,直径1-4 μm,微球大小均匀;③多孔β-磷酸三钙支架的大抗压强度为(2.98±0.78)MPa,加入纳米氧化锌后,支架大抗压强度达(8.95±0.29)MPa;④含纳米氧化锌多孔β-磷酸三钙支架的吸水率为(25.09±0.96)％,孔隙率为(66.93±2.84)％;淫羊藿苷-β-磷酸三钙复合支架的吸水率为(28.46±1.85)％,孔隙率为(32.65±3.32)％;⑤聚乳酸-羟基乙酸共聚物缓释微球的平均包封率为(78.87±.2.31)％,载药量为(6.04±1.0)％;⑥淫羊藿苷-β-磷酸三钙复合支架经历突释阶段后,到16d时,淫羊藿苷释放量可达总量的52％,32 d中可以缓慢释放淫羊藿苷,总淫羊藿苷释放量达到60％;⑦结果表明,淫羊藿苷-β-磷酸三钙复合支架具备良好的力学性能及缓释性能.
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混杂结构聚乳酸/钙磷盐/胶原骨支架的表面处理研究
目的:将聚乳酸/钙磷盐/胶原复合材料作为制造骨组织工程支架的材料.方法:采用碱式反应法和共混法获得两种胶原/钙磷盐复合材料,然后通过真空吸附法在聚乳酸/磷酸三钙的支架表面沉积胶原,又通过碱式反应法沉积钙磷盐.结果:观测碱式反应法合成胶原-钙磷盐复合材料:胶原交联纤维束间形成薄膜状粘连.共混法获得胶原-钙磷盐复合材料显示:钙磷盐和胶原海绵紧密结合.快速成形工艺获得混杂结构支架可见:后用碱式反应法合成的片状钙磷盐颗粒沉积在胶原海绵的表面.结论:此法获得了具有混杂结构的支架,可以应用于骨的修复.
关键词： 聚乳酸(PLA)钙磷盐 胶原 骨组织工程支架 表面处理 混杂结构 -
骨组织工程支架与生长因子结合方法研究进展
骨组织工程支架经历数十年的发展后,在骨缺损修复方面已取得了大量令人满意的成果.为寻找更好的口腔颌面部骨缺损修复方法,追求更完美的缺损修复效果,将生长因子与骨组织工程支架结合引起了越来越多国内外学者的关注.文章对骨组织工程支架与生长因子结合方法的研究进展做一综述.
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聚乙烯醇缩丁醛对三维联通纳米氧化锆骨组织工程支架压缩强度的影响
目的：既往制备出的纳米氧化锆骨组织工程支架具有良好三维联通性但成型率和压缩强度均未达到理想水平。文中在浆料的制备过程中加入聚乙烯醇缩丁醛（ Polyvinyl butyral ， PVB）作为分散剂，期望制备出性能更稳定的浆料，并同时探索PVB的佳添入量，以达到优化支架性能的目的。方法制备0～0．3wt％ PVB含量的纳米氧化锆乙醇水基浆料，利用沉降反应、万能试验机测试压缩强度以及扫描电镜观察研究分析PVB的添加效果。结果沉降实验显示不添加PVB （添加去离子水）的氧化锆浆料分层明显，上层为上清液，下层为白色沉淀，添加了0～0．3wt％ PVB的氧化锆浆料上下层均无明显界限，上层为白色混悬液，下层为白色沉淀。0．2wt％ PVB 氧化锆粉体沉降实验分层不明显，其支架压缩强度为（0．324±0．030）MPa，明显高于去离子水和其他浓度PVB支架（P＜0．01）；以往使用的氧化锆水基浆料制作的支架压缩强度为（0．109±0．021）MPa，明显低于不同浓度PVB支架（P＜0．05），不同浓度PVB支架（0．2wt％ PVB除外）压缩强度差异无统计学意义（P＞0．05）。 SEM观察结果显示，0．2wt％PVB所制作的支架表面裂纹少且分布稀疏，其余不同浓度PVB浆料制作的支架表面均有不同程度的缺陷，裂纹大而深。结论 PVB添加后能明显改善氧化锆浆料的稳定性，并能提高氧化锆支架的压缩强度，可以满足体内成骨模型实验研究。
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选择性激光烧结技术构建HA/PCL骨组织工程支架的研究
目的：应用选择性激光烧结技术构建3D支架，探讨其作为骨组织工程支架的可行性。方法以羟基磷灰石（HA）和聚己内酯（PCL）为原材料，运用选择性激光烧结技术，制备纯PCL支架以及HA质量比为5wt.%和10wt.%的HA/PCL支架，通过扫描电镜观察支架微观形貌，测定各组支架的孔隙率、抗压强度及亲水性，MTT法检测10wt.% HA/PCL支架浸提液的细胞毒性。结果扫描电镜显示：支架具有相互连通的三维孔隙结构，5wt.%和10wt.%的HA/PCL支架孔隙率分别达到78.20%和80.75%。随着羟基磷灰石含量增高，抗压强度略有下降，但支架亲水性提高。MTT的结果显示：10wt.% HA/PCL支架表现出良好的细胞相容性。结论选择性激光烧结技术制备的HA/PCL支架具有外形可塑性及良好的孔隙结构，其力学性能和细胞相容性可支持作为骨组织工程支架应用。
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聚己内酯壳聚糖磷酸钙骨水泥复合骨组织工程支架的制备及细胞毒性研究
目的 以磷酸钙骨水泥(CPC)为基体,聚己内酯-壳聚糖(PCL-CS)网络结构为增强有机物,利用CPC的自固化及二次冻干技术制备一种复合骨组织工程支架,并对其细胞毒性进行考察.方法 采用二次冻干技术制备聚己内酯壳聚糖磷酸钙骨水泥,分别采用场发射扫描电镜带能谱仪、孔径分布分析仪、比重瓶法对其表面微观形貌、孔径大小及孔隙率进行表征.将PCL-CS/CPC和CPC分别设为实验组和对照组,进行细胞毒性试验,用MTT法测定体外细胞活力;通过细胞计数板计数法测定细胞黏附率.结果 PCL-CS/CPC孔径小,孔隙率高,其对体外细胞的毒性评价合格;在共培养的第1、3、5、7 d,PCL-CS/CPC复合支架较CPC支架的BMSCS增殖活力更高(P<0.05),黏附率差异无统计学意义(P>0.05).结论 PCL-CS/CPC复合骨组织工程支架成功制备,相较于传统的CPC骨架,其在细胞活力、促进细胞增殖及黏附上更具优势.
关键词： 聚己内酯-壳聚糖/磷酸钙 骨水泥 骨组织工程支架 细胞毒性 -
软骨组织工程支架材料研究进展
关节软骨损伤是骨科常见疾病,现阶段在临床上比较有效的治疗手段是移植治疗.由于异体软骨易被受体吸收或排斥,而自体软骨取材受限,关节软骨的移植治疗受到很大限制.因此,以生物材料作为细胞生长的三维支架,利用组织工程技术生产用于移植治疗的软骨组织成为当前研究的重点.组织工程研究内容主要有种子细胞、支架材料以及生长因子.其中,理想的支架是组织工程成功的关键.
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3D打印技术在关节置换领域的应用现状
3D打印技术是一项材料工程领域的快速成型技术,其具有准确、快速成型的特性,受到医学界和社会的广泛关注.关节手术因涉及复杂的运动功能,需要精密、细致的术前规划及手术操作.本文就目前3D打印技术在关节置换术前规划、内植物材料、导航模板及骨组织工程支架方面的应用与发展进行综述.
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快速成型技术构建聚己内酯支架作为骨支架材料的研究
目的:运用快速成型技术(RP)构建聚己内酯(PCL)支架,检测其生物相容性,探讨成为组织工程骨支架的潜力.方法:以聚己内酯为原料利用熔融沉积成型法(FDM)制备无孔隙及孔径300 μm、500μm 3种PCL支架,比重瓶法测孔隙率.利用MTT法检测支架材料对细胞增殖的影响.倒置荧光显微镜、扫描电子显微镜观察聚己内酯支架上的细胞粘附情况及细胞形态.结果:肉眼观察可见300 μm及500 μm孔径支架材料孔隙大小均匀,排列规整,层次分明,两种孔径支架都具有良好的孔隙连通率.MTT检测结果显示1d、2d、3d各时间点均无明显细胞毒性,细胞毒性为1级.荧光倒置显微镜下观察发现细胞粘附数量由无孔隙组、500μm孔径组、300 μm孔径组依次增加.扫描电子显微镜下观察细胞紧密粘附于支架.结论:用快速成型技术制备的聚己内酯支架具有较高的孔隙率,孔隙之间连通率良好,生物相容性良好,细胞粘附良好,有望成为骨组织工程支架.
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新型生物活性骨组织工程支架的制备及表面修饰
通过熔融挤出系统(Melted extrusion manufacturing, MEM)制备聚己内酯(Poly(ε-caprolactone), PCL)三维多孔骨组织工程支架,采用NaOH溶液对多孔支架进行表面改性处理,将表面改性后的支架于真空下经CaCl2和K2HPO4进行晶核化预处理,然后对该支架进行矿化性能研究.结果表明:NaOH表面改性处理在样品表面上引入了羧基,多孔支架表面的亲水性得到改善,表面接触角由改性前的70.1°降为改性后的26.52°;经晶核处理后的样品在c-SBF溶液中的矿化研究表明,24 h内就可以在样品表面生成一层致密的类骨磷灰石层.
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骨组织工程支架材料研究进展
组织工程有三个重要组成部分:种子细胞、生长因子和细胞外基质[1].支架材料常作为细胞外基质的替代物.组织工程支架材料是指能与组织活体细胞结合并能植入生物体的材料,它是构建组织工程的基本构架.因此在组织工程学中支架材料是研究的重点.
