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聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥/微小颗粒骨修复骨缺损的实验研究
目的 探讨聚磷酸钙纤维(calcium polyphosphate fibers,CPPF)、磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement,CPC)、自体微小颗粒骨复合材料修复骨缺损的能力.方法 选用新西兰大白兔72只,双侧桡骨制成1.5 cm骨缺损模型,随机分成6组分别植入.A组:CPPF/CPC/微小颗粒骨复合材料;B组:CPC/微小颗粒骨复合材料;C组:单纯微小颗粒骨;D组:CPPF/CPC复合材料;E组:单纯CPC;F组:空白对照组,不植入任何物质.在2、4、8、12周各时相点,分别进行大体观察、X线照片、组织学切片、扫描电镜观察及力学测试.结果 A组在12周可使骨缺损修复,在骨缺损修复各时期,其成骨速度及成骨量均好于其他各组.结论 CPPF/CPC/微小颗粒骨复合材料有良好的成骨能力、力学特性和生物相容性,有望成为骨组织工程中修复骨缺损的理想材料.
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聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥复合材料修复骨缺损的实验研究
目的:探讨聚磷酸钙纤维(calcium polyphosphate fiber,CPPF)和磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement,CPC)复合材料修复骨缺损的能力及作为人工骨修复替代材料的可行性.方法:选用新西兰大白兔双侧桡骨制作骨缺损模型,将CPPF/CPC复合材料植入左侧骨缺损处,右侧骨缺损以自体微小颗粒骨植入作为实验对照,另做不植入任何物质的骨缺损作空白对照.在2、4、8、12周时分别进行大体观察、X线摄片、组织学切片观察,8、12周时进行扫描电镜观察及骨密度测定,12周时进行力学测试.结果:CPPF/CPC人工骨组与微小颗粒骨组骨缺损均完全修复,空白对照组骨缺损未见修复,CPPF/CPC与微小颗粒骨两组间X线评分、骨密度及力学测试指标比较,差异均无统计学意义(P＞0.05).结论:CPPF/CPC复合材料具有良好的骨传导能力、力学特性及生物相容性,有望成为骨组织工程中修复骨缺损的理想材料.
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聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的降解行为
背景:可降解吸收性聚乳酸类骨内固定材料初始力学性能较低,易导致体内产生炎症反应,并且降解时间太长,限制了其在临床上的应用.目的:测定聚磷酸钙纤绀纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的力学性能和体外降解性能.设计、时间及地点:重复测量设计,于2006-08/2007-05在兰州交通大学材料工程研究所完成.材料:基体材料采用荷兰普拉克生化公司生产的聚乳酸(Mr300 000)和聚消旋乳酸(Mr600000)的共混物(混合比例66/100).增强材料为直径10～20 μm、完全降解时间3个月以上的聚磷酸钙纤维(纤维与基体的比例为1/1)以及用水热法合成的纳米羟基磷灰石粒子.方法:采用复合材料共混工艺制备聚磷酸钙纤维,纳米羟基磷灰石,聚乳酸复合材料薄膜,然后真空热压成型,得到不同质量分数纳米羟基磷灰石(0,0.024,0.048,0.070)的聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料试样.主要观察指标:复合材料降解前后的弯曲强度、弯曲模量.结果:①加入不同质量分数的纳米羟基磷灰石对复合材料的弯曲强度和弯曲模量均有一定的增强作用,质量分数为0.048时作用强.②纳米羟基磷灰石质量分数为0.048时聚磷酸钙纤维,纳米羟基磷灰石,聚乳酸复合材料的弯曲强度251 MPa,弯曲模量19 GPa.与骨的力学性能相比,复合材料的初始强度、刚度(未降解)均大于皮质骨的强度和刚度.③在模拟人体环境的降解介质中降解12周后,聚磷酸钙纤维/纳米羟基磷灰石,聚乳酸复合材料的弯曲强度及弯曲模量为123 MPa和7.24GPa.结论:聚磷酸钙纤维,纳米羟基磷灰石,聚乳酸复合材料的力学性能和体外降解性能与人骨组织相近.
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聚磷酸钙纤维增强增韧磷酸钙骨水泥的力学效应
目的:制备α-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维复合材料,探讨聚磷酸钙纤维增强磷酸钙骨水泥的可行性.方法:首先利用沉淀法合成出α-磷酸三钙粉末,然后将其与不同质量比、不同长度聚磷酸钙纤维混合,后用固化液调和制得骨水泥.对样品进行凝固时间、力学性能测试,利用扫描电镜观察固化体微观结构.结果:当聚磷酸钙纤维的含量为10%、长度为2 mm时,复合材料抗压强度达到62.5 MPa,抗折强度达到12.4 MPa.扫描电镜显示适量的聚磷酸钙纤维在骨水泥基体中分布均匀,与基体结合性好.在Ringer溶液中浸泡2个月后,纤维未发生明显的降解作用,仍具有一定的增强增韧效果.结论:聚磷酸钙纤维在一定程度上可对骨水泥起到增强作用.α-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维复合材料具有良好的力学特性.
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纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸骨组织工程复合支架的特性
背景:近年来国内外在骨与软骨组织支架复合材料方面进行了广泛的研究,取得了积极的成果,但仍存在许多问题.目的:观察纳米羟基磷灰石/聚磷酸钙纤维/聚乳酸(HAP/CPP/PLLA)骨组织工程支架复合材料的特性.方法:采用溶媒浇铸、粒子滤取技术与气体发泡相结合的方法制备出纳米HAP/CPP/PLLA 骨组织工程支架复合材料,测试该支架复合材料的物理力学性能,并用扫描电子显微镜对其微观结构进行观察.结果与结论:结果表明,纳米HAP/CPP/PLLA 支架复合材料具有三维、连通、微孔网状结构,并具有较高的孔隙率和较好的压缩模量,是理想的骨组织工程支架材料.
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聚磷酸钙纤维增强磷酸钙骨水泥复合骨髓间充质干细胞构建人工骨
背景:磷酸钙骨水泥作为生物医用材料的研究热点现广泛应用于临床中,但由于磷酸钙骨水泥支架材料抗压抗折强度低,在应用中受到限制,而且磷酸钙骨水泥不具有骨诱导活性,这也是作为人工骨的一大缺憾.因此,对于磷酸钙骨水泥材料的增强成为这一领域的研究热点.目的:探讨聚磷酸钙纤维增强磷酸钙骨水泥复合骨髓间充质干细胞构建人工骨的可行性.方法:构建合理配比的磷酸钙骨水泥与聚磷酸钙纤维复合支架材料,按聚磷酸钙纤维分别占总质量的10％,20％,30％,40％,50％,60％分为6组,分别进行压缩试验、三点弯曲试验及扭转试验,记录各组复合支架材料的大抗压负荷及抗弯负荷,从而确定达到佳强度时的聚磷酸钙纤维/磷酸钙骨水泥比例.采用密度梯度离心法分离培养骨髓间充质干细胞并进行成骨诱导,接种于适比例的聚磷酸钙纤维/磷酸钙复合支架材料上,扫描电镜观察复合支架材料上骨髓间充质干细胞的生长情况.结果与结论:①聚磷酸钙纤维占支架材料总质量的20％时,复合支架材料的硬度及韧性达到佳;②扫描电镜观察复合支架上骨髓间充质干细胞生长良好,约在第7天时,骨髓间充质干细胞完全填充于复合支架材料的空隙中;③结果表明,聚磷酸钙纤维在支架材料中起到了"钢筋"的作用,增强了支架材料的强度及韧性;骨髓间充质干细胞的加入使支架材料的成骨方式从单一的骨传导方式成骨变为同时具有骨传导性、骨诱导性、骨生成性3种方式成骨,增强了材料的生物相容性.
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聚磷酸钙纤维/明胶软骨组织工程支架复合材料的制备及性能表征
背景:目前,以明胶为基体制备的组织工程支架材料存在力学性能低,生物相窖性差缺陷,其降解速率也难以控制.目的:希望研制一种以明胶为基体材料,降解速率可以控制旦具有良好的为学性能和生物相容性能的高空隙率软骨组织工程支架材料. 设计、时间及地点:单一样本观察,实验于:2006-06/2008-06在兰州交通大学工程材料研究所完成.材料:明胶,聚磷酸钙纤维(直径10-20μm),松香(颗粒尺寸为355-450μm),方法:选用自制聚磷酸钙纤维为增强材料,明胶为基体材料.采用溶媒浇铸、粒子滤取技术,制备出聚磷酸钙纤维/明胶组织工程支架复合材料. 主要观察指标:测试该支架复合材料的微观结构、物理性能、力学性能和降解特性.结果:①微观结构:该支架复合材料具有三维、连通、微孔结构,孔隙分布较均匀.②物理力学性能:聚磷酸钙纤维,明胶支架复合材料密度的实验值和计算值基本相吻合;孔隙率的实验值均在60%-80%,基本满足组织工程支架复合材料的空隙率要求.压缩模量随交联剂质量浓度的增加而增大.③降解性能:在0-2周内,支架复合材料的降解速率较大,2周以后,降解速率趋于平缓,随交联剂质量浓度的增大而减小,降解液的pH值基本保持在5-7之间.结论:聚磷酸钙纤维/明胶复合材料的物理力学性能和降解性能基本满足软骨组织工程支架材料的要求,该复合材料有希望成为软骨组织工程支架材料之一.
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可调控纤维增强型骨组织工程支架的制备及表征
目的：获得一种新型人工骨，使其大限度地接近自体骨，用于修复骨缺损。方法采用粒子溶出造孔法，用棒状谷氨酸钠晶体颗粒作为造孔剂，制备磷酸钙骨水泥三维多孔支架。测定不同制孔剂质量比复合材料的孔径、孔隙率与力学性能的关系；将浸泡后的样品烘干，在研钵体中研磨成粉体用X射线衍射仪进行物相分析；对支架材料进行扫描电镜观察。结果复合支架的孔隙率可达（80.2±2.2）％，孔隙直径100～600μm；复合纤维支架材料的强度提高了3～5倍，韧性明显增强（ P＜0.05）。结论谷氨酸钠晶体作为造孔剂安全有效，加入不同质量比可调控复合支架材料的孔隙率；聚磷酸钙纤维明显改善了复合支架材料的力学性能。
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两种自制支架材料对体外培养关节软骨细胞生长与代谢的影响
目的评定两种自制支架材料DL-聚乳酸支架、聚磷酸钙纤维对体外培养关节软骨细胞生长与代谢的影响.方法采用材料样品与体外单层培养关节软骨细胞直接接触法,并对其进行倒置显微镜观察、培养细胞计数与DAN含量及其细胞外基质35S掺入量和羟脯氨酸含量测定.结果两种支架材料可与培养关节软骨细胞完全相容,无关节软骨细胞毒性;对培养关节软骨细胞的DNA、蛋白多糖及胶原合成无异常影响.结论两种支架材料具有良好的关节软骨细胞相容性,对其功能物质的合成无异常影响,经其结构与性能优化,即可满足关节软骨组织工程制备技术的各项要求.
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聚磷酸钙纤维作为肌腱组织工程支架材料的体外实验研究
目的探讨编织的辫状聚磷酸钙纤维(CPPF)支架,在体外物理性能及与肌腱细胞的吸附情况. 方法 CPPF直径15 μm,编织成横截面积为3 mm×2 mm的辫状支架;体外测试其拉伸强度、孔隙率及吸水率.将体外培养SD大鼠原代趾屈肌腱细胞,以5×106 /ml浓度与CPPF辫状支架或Ⅰ型胶原涂层的CPPF辫状支架进行体外混合培养,组织学观察材料与细胞的吸附情况. 结果编织的CPPF辫的平均拉伸强度为(122.80±17.34)N;平均吸水率为61.56%±14.57%;平均孔隙率为50.29%±8.16%.肌腱细胞与CPPF支架纤维的吸附较差,与Ⅰ型胶原涂层后的CPPF支架纤维吸附良好. 结论 CPPF有可能成为一种较理想的构建肌腱组织工程复合型支架的新型材料.
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聚磷酸钙纤维体内降解及组织相容性实验
目的研究人工合成聚磷酸钙纤维体内降解及组织相容性,为肌腱组织工程材料研究提供部分实验依据.方法聚磷酸钙纤维束和对照材料碳纤维在20只SD大鼠肢体对称部位的皮下、肌肉、肌腱内植入.术后1个月观察实验鼠的日常活动;术后当日,4、8、12、16及20周行X线片检查;术后4、8、12、16及20周取出材料,行肉眼观察、组织切片,HE染色. 结果 X线片及组织切片证实聚磷酸钙纤维在肌肉内约16周完全降解,肌腱、皮下约20周完全降解,降解产物无局部沉积现象;而对照碳纤维在实验中未观察到明显降解.聚磷酸钙纤维周围组织内淋巴细胞及巨噬细胞明显少于碳纤维周围,且与周围增生组织相融合程度亦优于碳纤维.结论聚磷酸钙纤维在体内16～20周可完全降解,组织相容性优于碳纤维.
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可吸收性材料CPP生物安全性评价
目的:评价CPP材料的生物安全性. 方法: 采用聚磷酸钙(CPP)材料萃出液腹腔注射(IP)大允许剂量,进行了该材料大耐受量测定,并用IP大耐受量进行了小鼠骨髓细胞微核试验、小鼠精子畸变试验、小鼠骨髓细胞染色体畸变试验、致畸试验等毒理学试验,评价其安全性;同时采用体内肌肉包埋法,观测其对对周围组织的反应,对CPP材料生物相容性进行评价. 结果: CPP材料萃出液的大耐受量大于40 mL/kg,大耐受量的CPP对小鼠骨髓细胞微核率(1.36±0.27)‰,小鼠骨髓细胞染色体畸变率(1.94±0.46)%和小鼠精子畸变率(1.51±0.37)%,致畸试验畸发率(1.84±0.55)%和对照组比差异无统计学意义(P＞0.05),CPP材料肌肉包埋后组织反应不明显. 结论: CPP材料是一种安全而理想的可吸收性生物医用材料.
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PDLLA-CPP复合材料的安全性和生物相容性评价
目的评价新型可吸收性高强度骨折内固定复合材料PDLLA-CPP的生物安全性.方法采用PDLLA-CPP复合材料萃出液腹腔注射大允许剂量的方法,测定该材料大耐受量,进行小鼠骨髓细胞微核试验、小鼠精子畸变试验、小鼠骨髓细胞染色体畸变试验及致畸试验等毒理学试验,评价其安全性.同时采用该复合材料与体外培养软骨细胞直接接触法,观察其对软骨细胞生长和增殖的影响,评价其生物相容性.结果大耐受量的PDLLA-CPP复合材料不影响小鼠骨髓细胞微核率、小鼠骨髓细胞染色体畸变率和小鼠精子畸变率,致畸试验阴性,也不影响软骨细胞生长和增殖.结论 PDLLA-CPP复合材料是一种安全的可吸收性生物医用材料,有良好的细胞生物相容性.
