中国组织工程研究杂志
Chinese Journal of Tissue Engineering Research 중국조직공정구여림상강복
- 主管单位： 中华人民共和国卫生部
- 主办单位： 中国康复医学会,《中国组织工程研究与临床康复》杂志社
- 影响因子： 1.38
- 审稿时间： 1-3个月
- 国际刊号： 2095-4344
- 国内刊号： 21-1581/R
- 论文标题 期刊级别 审稿状态
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单宁酸的生物学特征及在医学和口腔医学领域的应用价值
背景:单宁酸在生物学和药理方面具有极强的活性,现已被应用于工业、医疗等领域.国内外对单宁酸的研究方兴未艾,单宁酸被认为是一种极具研究价值的材料.目的:分析单宁酸的生物活性及化学特性,综述其在工业、医学、口腔医学等领域的应用及展望.方法:应用计算机检索PubMed数据库、万方数据库、中国知网数据库、维普数据库中有关单宁酸的文献,中文检索词为"单宁酸,化学性质;单宁酸,生物活性;单宁酸,抗氧化性;单宁酸,工业;单宁酸,医学;单宁酸,口腔医学;单宁酸,牙本质;单宁酸,龋病;单宁酸,粘接强度"等,英文检索词为"tannic acid and chemical property,tannic acid and biological activity,tannin and antioxidant activity,tannin and industry,tannin and medicine,tannin and dentistry,tannin and dentin,tannin and tooth decay,tannin and bond strength"等.结果与结论:单宁酸为一种复杂的高分子多元酚类化合物,具有较强的功能性与生物学活性,因此被广泛应用于工业中.在医学领域,单宁酸不仅具有抑菌、抗病毒、抗炎、抗氧化等作用,并具有降血糖、降压、降脂等生理活性,而且对癌症与肿瘤有一定的抑制作用.在口腔领域,单宁酸可抑制致龋细菌的生长及牙齿菌斑生物膜的形成、保护牙周膜、预防牙釉质的表层脱矿及促进牙釉质的再矿化.基于单宁酸已知的生物学特点,其在心血管疾病、龋病的防治、麻醉等方面具有巨大科学研究价值.
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结核性骨缺损重建材料应用现状
背景:结核性骨缺损的成功修复对骨关节结核的外科治疗至关重要,现有结核性骨缺损修复材料种类繁多,但各有不足.目的:对结核性骨缺损修复材料的应用现状做一综述.方法:由第一作者检索2000至2018年PubMed数据库、中国知网、维普中国期刊网等收录的与结核性骨缺损修复相关的文献,优先选择近期发表或发表在权威杂志上的文章.英文检索词为"spinal tuberculosis;bone defect;biomaterials;scaffold",中文检索词为"骨关节结核;骨缺损;支架;植骨材料",初检得到91篇文章,根据纳入标准选择其中的48篇进行综述.结果与结论:结核性骨缺损的成功修复对骨关节结核的治疗至关重要,现有结核性骨缺损修复材料种类繁多,主要有自体骨和同种异体骨、人工合成骨材料、人工椎体、钛网、聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥、抗结核活性植入材料等,但上述材料都存在各自不足:譬如自体骨和同种异体骨来源有限,人工合成骨的使用还缺乏长期随访资料,人工椎体和钛网尚缺乏在局部结核病灶运用的权威安全性评估,聚甲基丙烯酸甲酯不具备生物活性,具有缓释功能的新型抗结核活性材料降解时间与骨诱导时间未能完全匹配且相关材料机械性能亦有待提高等,尚无法完全适应临床使用需要,用于结核性骨缺损的新型修复材料尚待进一步研究和开发.
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防治手术后腹腔粘连屏障材料:生物特性及优势与不足
背景:术后腹腔粘连是亟待解决的外科问题之一,针对复杂的术后粘连病理机制及众多危险因素,手术技巧及屏障材料日趋成为术后预防粘连研究的关注点.目的:概述术后粘连病理机制及危险因素,综述不同制剂类型屏障材料的来源、生物特性、研究现状及潜在不足等.方法:通过计算机检索PubMed、CNKI数据库、万方数据库和维普数据库入库至2018年1月的相关文章,设定"术后腹腔粘连、病因病机、相关因素、防治措施、屏障材料"和"postoperative abdominal adhesion、pathological mechanism、risk factors、preventive measures、barrier materials"为检索词,后纳入54篇文献进行分析讨论.结果与结论:防粘连材料能够通过物理屏障在粘连形成的早期阶段隔离受创区域和外周组织,防止腹腔粘连形成.目前防粘连屏障材料主要存在溶液剂、凝胶剂及膜剂3种剂型,每种材料均有自身的优势与不足,因此针对目前不足深入研究术后腹腔粘连病理过程,预测术后粘连的危险因素,术中提高手术技巧,根据实际情况选择合适的防粘连屏障材料,有望减少术后腹腔粘连的形成.
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银离子敷料治疗糖尿病足溃疡疗效的Meta分析
背景:国内外治疗糖尿病足使用的敷料种类有很多种,其中银离子敷料应用广泛,但尚未形成定论.目的:应用Meta分析法评价银离子敷料治疗糖尿病足溃疡的疗效.方法:应用计算机检索PubMed、Embase、Elsevier、中国知网(CNKI)、中国生物医学文献数据库、维普数据库、万方数据库中有关银离子敷料治疗糖尿病足溃疡的随机对照试验,文献发表时间设定为建库至2018年3月,文献质量的评价和资料提取由2名研究员进行,对符合质量标准的研究进行Meta分析.结果与结论:①共纳入7篇文献,共642例患者;②Meta分析结果显示,银离子敷料组伤口痊愈率明显高于其他敷料组[OR=2.34,95％CI(1.57,3.48),P<0.0001],上皮形成时间明显早于其他敷料组[MD=-2.22,95％CI(-2.77,-1.66),P<0.00001],肉芽组织出现时间明显早于其他敷料组[MD=-2.84,95％CI(-3.26,-2.41),P<0.00001],创面基本愈合时间明显早于其他敷料组[MD=-11.13,95％CI(-19.87,-2.39),P=0.01];③结果表明,银离子敷料能够促进糖尿病足溃疡愈合.
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椎体后凸成形治疗Kummell病过程中发生的骨水泥渗漏
背景:目前关于骨质疏松性椎体骨折形态及磁共振表现与Kummel病的相关性已有相关报道,但关于骨质疏松性椎体骨折程度与Kummel病相关性的报道较少.目的:分析骨质疏松性椎体骨折Genant分级与Kummel病的相关性,探讨Kummel病椎体后凸成形治疗中骨水泥并发症的防治.方法:选择行保守治疗的老年骨质疏松性椎体压缩骨折患者84例,共109例椎体,涉及骨折椎体节段为T9-L4,依据Genant半定量评估法将骨折椎体进行分级(轻度畸形48例、中度畸形34例、重度畸形27例),保守治疗6个月后复诊,MRI成像观察骨折椎体节段裂隙征发生情况,判定Kummel病,同时评估严重程度(Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型).对诊断为Kummel病的患者进行骨水泥椎体后凸成形治疗,X射线观察骨水泥渗漏情况,治疗后随访观察疼痛、腰背部功能、椎体前缘高度及伤椎Cobb角恢复情况.结果与结论:①84例患者中,23例出现骨折椎体节段裂隙征,轻、中、重度畸形患者中骨折椎体节段裂隙征的发生率分别为3％,6％,12％,以T12椎体多发;②23例Kummel病患者经骨水泥椎体后凸成形治疗后,6例Ⅰ型患者中发生骨水泥椎间盘渗漏、椎旁渗漏各1例,14例Ⅱ型患者中发生2例骨水泥椎间盘渗漏、1例椎旁渗漏,3例Ⅲ型患者中发生骨水泥椎间盘渗漏、椎旁渗漏各1例;不同分型间椎间盘渗漏、椎旁渗漏发生率比较无差异;③23例患者治疗后随访6个月时的疼痛、腰背部功能、椎体前缘高度及伤椎Cobb角均较治疗前明显改善(P<0.05);④结果表明,随着骨质疏松性椎体骨折Genant分级的提高,Kummel病发生率随之增加,采用椎体后凸成形治疗Kummel病后的骨水泥渗漏率较高,且多趋于椎间盘内渗漏.
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钛铜合金纳米管形貌能够降低细菌活性并促进成骨细胞功能
背景:植入物的感染仍然是严重的骨科术后不良反应.铜是一种目前已知具有抗菌性能的金属.研究表明,通过纳米技术制备纳米结构金属可以促进成骨细胞在体内的黏附、增殖和骨结合.临床上常见的重要植入物相关病原菌-金黄色葡萄球菌,是用来测试抗菌性能的钛-铜合金纳米管.目的:观察钛-铜合金纳米管的抗菌能力及对成骨细胞功能的影响.方法:实验将不同材料(纯钛、钛纳米管及5％-钛铜合金纳米管)与小鼠成骨细胞(MC-3T3-E1)共培养6,24 h,观察细胞在支架上的黏附和增殖.比较了钛-铜合金纳米管、纯钛纳米管和纯钛的抗菌性能.在各组材料形貌表面种植成骨细胞检测其生物相容性,在各组材料表面种植金黄色葡萄球菌检测其抗菌性能.结果与结论:①扫描电镜可见,钛纳米管和钛-铜合金纳米管表面良好的细胞黏附性,小鼠成骨细胞形态良好,排列规则;纳米管组细胞增殖情况优于纯钛组,而钛-铜合金纳米管与钛纳米管组差异无显著性意义;②细菌黏附实验显示,与钛铜合金纳米管相比,钛金属和TiO2纳米管上的细菌数量更多;③结果证实,钛-铜合金纳米管对细菌黏附具有良好的抑制作用,不影响成骨细胞的生物功能.
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新型多孔聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的制备及性能分析
背景:多孔磷酸三钙/聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)骨水泥可改善传统PMMA骨水泥骨传导性差的不足,但加入的大量致孔剂显著降低了复合骨水泥的力学性能.目的:为改善多孔磷酸三钙/PMMA骨水泥的力学性能,制备含不同比例纳米磷酸三钙、甲基丙烯酸羟乙酯的复合PMMA骨水泥,观察其力学性能、凝固性能、成孔性能及生物安全性.方法:向PMMA骨水泥固相中加入不同比例的纳米磷酸三钙(质量分数40％,50％,60％),液相中加入不同比例的甲基丙烯酸羟乙酯(质量分数0％,5％,10％,15％,20％),混合固相与液相,制备不同组分的复合骨水泥,检测各组分骨水泥的抗压强度、抗弯强度、凝固高温度及凝固时间,筛选优选比例组分骨水泥.将优选组分骨水泥浸泡在模拟人细胞外液中12周,扫描电镜观察成孔性能.采用优选组分骨水泥浸提液培养成骨前体细胞,24 h后利用CCK-8法检测吸光度,计算细胞活力.结果与结论:①在固相中加入40％,50％的磷酸三钙,可增强复合骨水泥的抗压强度,但当其比例达到60％时,复合骨水泥的抗压强度明显下降;磷酸三钙可明显降低复合骨水泥的抗弯性能,呈线性关系;在液相中加入甲基丙烯酸羟乙酯,可加强复合骨水泥的抗压、抗弯强度,但当浓度超过15％时,复合骨水泥的力学性能不再增强;②复合骨水泥的凝固高温度约为80℃,与磷酸三钙、甲基丙烯酸羟乙酯比例无关;复合骨水泥的凝固时间随磷酸三钙比例的增加而缩短,随甲基丙烯酸羟乙酯比例的增加而延长;③优选组分骨水泥比例,纳米磷酸三钙为50％,甲基丙烯酸羟乙酯为0％,5％,10％,此3种复合骨水泥在模拟人细胞外液中浸泡12周后,表面可形成孔径约为100μm的多孔结构;④在3种优选复合骨水泥浸提液中,成骨前体细胞活力均大于75％,无细胞毒性;⑤综合以上结果发现,在加入PMMA固相中加入50％磷酸三钙、液相中加入10％甲基丙烯酸羟乙酯为优复合骨水泥配方.
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明胶海绵/β-磷酸三钙复合物联合不同剂量碱性成纤维细胞生长因子诱导骨再生的评价
背景:目前,常用的提高组织再生率的方法是将生长因子与支架材料相结合,因此基因增强的骨组织工程方法越来越受到重视.目的:评价明胶海绵/β-磷酸三钙复合物联合不同剂量碱性成纤维细胞生长因子的骨再生效果.方法:取40只雄性SD大鼠,制备颅骨缺损模型,随机分4组干预,于骨缺损处分别植入单纯明胶海绵/β-磷酸三钙复合物、载10,100,200 ng碱性成纤维细胞生长因子的明胶海绵/β-磷酸三钙复合物.植入后8周取植骨材料及其下的颅骨,通过大体和组织学观察分析成骨情况.结果与结论:各组明胶海绵/β-磷酸三钙复合物被大量的纤维结缔组织包裹,纤维结缔组织中可见大量的新生血管及淋巴细胞,在β-磷酸三钙颗粒周围可见巨噬细胞,β-磷酸三钙颗粒未见明显吸收,β-磷酸三钙与颅骨间有新骨形成,新骨骨小梁之间有较多活跃的骨细胞,编织骨结构紊乱,编织骨下方为成熟的板层骨,是未破坏的原有颅骨;载100 ng碱性成纤维细胞生长因子的明胶海绵/β-磷酸三钙复合物组新骨形成量多,单纯明胶海绵/β-磷酸三钙复合物组新骨形成量少.结果表明,碱性成纤维细胞生长因子联合明胶海绵/β-磷酸三钙复合物可促进骨缺损中的骨再生,其中以100 ng碱性成纤维细胞生长因子促进骨再生效果好.
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动态载荷下牙半切与种植体联合修复的三维有限元分析
背景:磨牙半切除术后传统的修复方式对基牙健康均存在不利影响,近年来,随着种植技术的发展,牙半切与种植体联合为下颌磨牙修复提供了新的思路.目的:对比动态载荷下牙半切与种植体联合修复、单种植体修复和双种植体修复下颌磨牙的生物力学差异.方法:分别建立牙半切与种植体联合修复、单种植体修复、双种植体修复下颌第一磨牙的三维有限元模型,对修复体施加一个周期0.875 s的动态载荷,分析种植体、天然牙根及其周围骨组织在咀嚼周期不同阶段的应力分布情况.结果与结论:①同一材料咀嚼周期不同阶段的应力对比:种植体、皮质骨和松质骨的应力变化,舌颊向加载>颊舌向加载>垂直向加载;天然牙根的应力变化,垂直向加载>颊舌向加载>舌颊向加载;②1个咀嚼周期末种植体、皮质骨、松质骨的应力对比:牙半切与种植体联合修复模型>双种植体修复模型>单种植体修复模型;③种植体与基台连接处安全系数较低,是发生疲劳破坏的危险区域;牙半切与种植体联合修复模型的种植体使用寿命远大于种植体再口腔内受到的咀嚼压力次数,不会发生疲劳断裂现象;④结果表明,牙半切与种植体联合修复遵循仿生学原理,对咬合力的调节有重要作用,从生物力学角度是一种安全可行的下颌磨牙修复方式.
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聚醚醚酮/双相生物陶瓷复合材料包裹血管内皮生长因子修复下颌骨缺损
背景:前期研究证实,聚醚醚酮/双相生物陶瓷复合材料具有良好的生物相容性、理想孔隙率和力学性能,可满足非承重区骨缺损的修复要求.目的:进一步观察包裹血管内皮生长因子的聚醚醚酮/双相生物陶瓷复合材料修复下颌骨缺损的效果.方法:将36只新西兰大白兔随机分成4组,每组9只,对照组不进行任何处理;模型组制作下颌骨缺损模型;假手术组只复制模型组手术过程,不制作骨缺损;支架组将包裹血管内皮生长因子的聚醚醚酮/双相生物陶瓷复合材料植入下颌骨缺损部位.术后4,8,16周取下颌骨标本,进行苏木精-伊红染色与Van Gieson染色,观察骨缺损修复情况;PCR、Western blot和免疫荧光检测血管内皮生长因子表达情况.结果与结论:①苏木精-伊红染色显示,对照组和假手术组骨结构完整,模型组术后16周内的骨缺损部位无明显变化;术后8,16周,支架组支架边缘出现成骨细胞;②Van Gieson染色显示,对照组和假手术组骨结构完整,造模组术后16周内的骨缺损部位无明显变化;术后8,16周,支架组支架边缘出现成骨细胞,未见明显的胶原纤维;③术后4周,3组血管内皮生长因子表达无差异;术后8,16周,模型组血管内皮生长因子表达低于对照组(P<0.05),支架组血管内皮生长因子表达高于对照组(P<0.05);④结果表明,聚醚醚酮/双相生物陶瓷复合材料包裹血管内皮生长因子修复下颌骨缺损,可提高组织内血管内皮生长因子的表达,促进骨再生.
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超顺磁性壳聚糖明胶微球作为缓释基因载体的磁转染及释放
背景:利用缓释技术将成血管基因转染至细胞是组织工程骨充分血管化的关键,而选择安全有效的基因载体至关重要.目的:制备超顺磁性壳聚糖纳米粒(superparamagnetic iron oxide nanoparticles,SPIOCN)与超顺磁场壳聚糖质粒明胶微球(superparamagnetic chitosan plasmid gelatin microspheres,SPCPGM),并对其进行表征.方法:利用脱水缩合反应制备SPIOCN,对其分子结构、形态和粒径、饱和磁化强度、ζ电位及DNA结合能力进行表征.将SPIOCN溶液与成骨肉瘤细胞MG-63共孵育24 h,采用透射电镜观察细胞吞噬SPIOCN的过程.制备SPCPGM与非磁性壳聚糖明胶微球,将其填入人工多孔骨植入体中,在37℃的PBS(pH=7.4)中进行体外药物溶出实验,采用振荡磁场干预,测定质粒释放量.取成骨肉瘤细胞MG-63及人脐静脉内皮细胞HUVEC-1,分4组转染,PolyMag200(商业化磁转染试剂)/pDNA+静磁场组、SPIOCN/pDNA+静磁场组、SPIOCN/pDNA组及裸pDNA质粒组(对照组),转染24 h后,利用倒置荧光显微镜与流式细胞仪检测转染效果.将人脐静脉内皮细胞HUVEC-1分4组培养,PolyMag200/pDNA+静磁场组、SPIOCN/pDNA+静磁场组、SPIOCN/pDNA组及裸pDNA质粒组(对照组),培养24,48,72 h后检测细胞存活率.结果与结论:①SPIOCN的平均粒径为(187±24)nm,饱和磁化强度为(20.3±4.5)emu/g,ζ电位为(9.5±2.4)mV,具有结合保护质粒DNA转染MG-63细胞及HUVEC-1细胞的能力;②SPIOCN贴附细胞膜后,通过胞膜内吞作用进入细胞,细胞浆内可见散布吞噬SPIOCN的内涵体;③在磁场干预下,SPCPGM多孔骨植入体的质粒释放量明显高于非磁性壳聚糖明胶微球多孔骨植入体(P<0.05);④转染MG-63或HUVEC-1细胞后,PolyMag200/pDNA+静磁场组转染效率高于其余3组(P<0.05),SPIOCN/pDNA+静磁场组高于SPIOCN/pDNA组及对照组(P<0.05);⑤与对照组比较,SPIOCN/pDNA+静磁场组、PolyMag200/pDNA+静磁场组不同时间点的细胞存活率降低(P<0.05),而SPIOCN/pDNA组细胞存活率无明显变化;SPIOCN/pDNA+静磁场组不同时间点的细胞存活率高于PolyMag200/pDNA+静磁场组(P<0.05);⑥结果表明,SPIOCN具有粒径小、分散性好、毒性低、超顺磁性及结合保护DNA转染细胞的特点,振荡磁场联合SPCPGM是一种较理想的缓释基因载体系统.
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辛伐他汀缓释微球影响骨组织工程成骨性能的体外实验
背景:近年来国内外研究将辛伐他汀缓释微球组装在支架材料上,发现其可完成骨缺损的修复,取得不错的效果.目的:探讨辛伐他汀缓释微球对组织工程成骨性能的影响.方法:采用薄膜分散法制作纳米脂质体辛伐他汀缓释微球,检测其粒径和多分散系数及包封率.采用透析装置检测游离辛伐他汀溶液与辛伐他汀缓释微球溶液的缓释性能.将第3代人胎盘间充质干细胞接种于多孔羟基磷灰石陶瓷支架上,待细胞贴壁生长后分2组培养,实验组加入辛伐他汀缓释微球溶液,空白组加入普通培养基,7,14,21 d后进行转录组测序,实时荧光定量PCR验证成骨基因表达水平.结果与结论:①辛伐他汀缓释微球平均粒径为(77.27±6.4)nm,多分散系数为0.131±0.040,包封率为85.6％;②游离辛伐他汀溶液在前3 d迅速释放超过了总药量的80％,辛伐他汀缓释微球溶液在前3 d的药物释放量仅约40％,此后也一直较缓慢持续释放至14 d,14 d累计释放量接近80％;③转录组测序显示,实验组骨形态发生蛋白2、骨形态发生蛋白4和血管内皮生长因子等成骨相关基因富集表达;④实时荧光定量PCR检测显示,实验组7,14,21 d的骨形态发生蛋白2、骨形态发生蛋白4、血管内皮生长因子基因表达均高于空白组(P<0.05);⑤结果表明,辛伐他汀缓释微球可促进组织工程成骨性能表达.
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可注射性乙二醇壳聚糖/双醛功能化聚乙二醇水凝胶的细胞相容性
背景:课题组前期研究自主研发了可注射性乙二醇壳聚糖/双醛功能化聚乙二醇水凝胶(glycol chitosan/dibenzaldehyde-terminated poly-ethyleneglycol,GCS/DF-PEG),研究显示其具有较好的可注射性和自愈性.目的:进一步检测可注射性GCS/DF-PEG的物理学性质及细胞相容性.方法:将质量分数1.5％的乙二醇壳聚糖溶液与质量分数分别为2％,4％,8％的双醛功能化聚乙二醇溶液等体积混合,制备3组可注射性GCS/DF-PEG水凝胶,检测其弹性模量.将3组可注射性水凝胶分别浸入PBS中4周,检测凝胶的体外降解.提取第2代SD乳鼠脂肪间充质干细胞,实验组加入可注射性GCS/DF-PEG水凝胶浸提液,对照组常规培养,MTT法检测细胞增殖.将质量分数3％的乙二醇壳聚糖溶液与第2代SD乳鼠脂肪间充质干细胞混合,再与质量分数为4％的双醛功能化聚乙二醇溶液混合,培养第1,5天,采用死活染色法检测细胞在水凝胶内死活状态.将质量分数3％的乙二醇壳聚糖溶液与第2代SD乳鼠脂肪间充质干细胞混合,再与质量分数分别为2％,4％,8％的双醛功能化聚乙二醇溶液混合,MTT法检测细胞增殖.结果与结论:①质量分数分别为2％,4％,8％双醛功能化聚乙二醇组水凝胶的弹性模量分别为13.48,22.21,33.19 kPa;②随时间的延长,3组水凝胶的降解率均逐渐增加,质量分数2％双醛功能化聚乙二醇组水凝胶的降解速率明显快于其他两组;③培养7 d内,实验组细胞增殖与对照组比较无差异;④死活染色显示,脂肪间充质干细胞在水凝胶内呈球形,存活率在90％以上,且随时间延长细胞数量明显增多;⑤随着时间的延长,脂肪间充质干细胞在含不同质量分数双醛功能化聚乙二醇GCS/DF-PEG水凝胶内的数量逐渐增多,且含质量分数2％双醛功能化聚乙二醇组水凝胶内的细胞增殖快于含质量分数4％,8％双醛功能化聚乙二醇组(P<0.05);⑥结果表明,可注射性GCS/DF-PEG水凝胶的细胞相容性良好,力学强度及降解具有可调性,有望成为软骨组织工程中干细胞移植的良好载体.
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正交设计优化万古霉素/聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球的制备及体外药物释放
背景:尽管现代抗生素和外科技术进步巨大,但在治疗如深部软组织感染或骨感染,特别是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染时,全身长期应用抗生素治疗容易出现肾毒性、耳毒性和胃肠道等毒副作用,且费用昂贵,疗效不确定.而局部给药系统可以在感染局部实现持续释放高浓度的抗生素,从而更有效的控制和治疗感染,明显降低全身抗生素治疗的毒副作用.将万古霉素用聚乳酸-羟基乙酸共聚物包载成微球后,随着微球在体内逐渐降解、吸收,可在感染处长时间维持有效抑菌浓度,实现局部抗感染作用.目的:用正交设计实验对万古霉素/聚乳酸-羟基乙酸共聚物微球的制备工艺进行优选,制备出粒径均匀的万古霉素聚乳酸-羟基乙酸共聚物缓释微球,同时检测其体外药物释放及抑菌性能.方法:用复乳溶剂挥发法,以微球载药率和包封率为主要考察指标,对不同的聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶液浓度、内水相药物浓度、外水相聚乙烯醇浓度、搅拌转速4个工艺条件进行四因素三水平的正交实验.结果与结论:佳工艺条件为油相9 mL:聚乳酸-羟基乙酸共聚物500 mg、内水相1 mL:万古霉素300 mg、外水相:聚乙烯醇溶液浓度为3％、转速400 r/min;其他三因素不变,搅拌速率为400,800,1200 r/min时制备出了粒径(232±26)μm、(157±23)μm、(102±37)μm的微球;选用平均粒径为(102±37)μm的微球,测定其载药率为(17.40±1.87)％;包封率为(35.12±3.65)％,体外药物释放显示微球在第1天药物释放率为(17.91±2.41)％,有一定突释,2 d后释放率逐渐降低放缓,12 d时累计释放(58.78±1.54)％,12-24 d平均每天释放1.41％,于24 d时累计释放(75.31±1.02)％.说明采用佳工艺可制备粒径均匀药物释放平稳的万古霉素/聚乳酸-羟基乙酸共聚物缓释微球.
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Ca-P涂层镁合金支架负载缓释微球修复股骨缺损
背景:以往研究多单独探讨镁合金或含生长因子核壳微球的骨再生促进作用,但有关镁合金支架联合含成纤维细胞生长因子2(fibroblast growth factor-2,FGF-2)和骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic protein-2,BMP-2)核壳微球的骨修复效果未见相关报道.目的:观察Ca-P涂层ZK60镁合金支架负载缓释微球修复大鼠股骨缺损的效果.方法:采用同轴静电喷雾技术制备负载FGF-2和BMP-2的聚乳酸-羟基乙酸共聚物和聚左旋乳酸壳-核控释微球,将其填入ZK60镁合金中空管状支架中,在镁合金表面进行Ca-P涂层.将Ca-P涂层ZK60镁合金支架与无涂层ZK60镁合金支架分别浸泡于Hanks液中30 d,检测抗腐蚀性能.取18只SD大鼠,建立股骨缺损模型,随机分6组干预,空白组不植入任何材料;ZK组植入Ca-P涂层ZK60镁合金;FGF组植入负载FGF-2微球的Ca-P涂层ZK60镁合金,BMP组植入负载BMP-2微球的Ca-P涂层ZK60镁合金,DUAL组植入负载FGF-2微球与BMP-2微球的Ca-P涂层ZK60镁合金(核内、壳内均含有FGF-2和BMP-2,生长因子同时释放),SEQ组植入负载FGF-2/BMP-2微球的Ca-P涂层ZK60镁合金(FGF-2在壳内,BMP-2在核内,生长因子序贯释放),术后8周进行骨缺损区Micro-CT和骨组织病理切片观察.结果与结论:①浸泡在Hanks溶液中30 d后,无涂层ZK60镁合金表面出现了明显大腐蚀坑,Ca-P涂层ZK60镁合金表面仅可见腐蚀裂痕;②Micro-CT显示,空白组外表覆盖了一层软组织,缺损区内部几乎为空的;ZK组缺损区域内有组织生成,但未填满缺损区域;FGF组较ZK组新生组织较多,但缺损区域也未完全填充;BMP组和DUAL组缺损区内部填满了新生组织,DUAL组的组织密度较大;SEQ组缺损区填满了组织且组织密度大;③骨组织病理切片显示,空白组骨缺损明显,ZK组缺损部位有所修复,FGF组、BMP组、DUAL组修复较ZK组好,SEQ组修复效果佳;④结果表明,负载FGF-2/BMP-2缓释微球的Ca-P涂层镁合金支架可促进骨再生.
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手持静电纺丝可降解纳米纤维原位修复全层皮肤缺损
背景:传统静电纺丝纳米纤维制造过程相对复杂,制造条件要求高,无法适应创伤、烧/烫伤等组织缺损的应急事件中快速组织修复的需求.目的:观察手持式静电纺丝聚乳酸/明胶可降解纳米纤维膜对小鼠皮肤缺损原位修复的效果.方法:①采用自制3D打印的手持式静电纺丝设备制备聚乳酸/明胶可降解纳米纤维膜,检测其接触角、水蒸气透过率;②以浓度100％,50％,20％的聚乳酸/明胶可降解纳米纤维膜浸提液培养胎鼠成纤维细胞,采用CCK-8细胞毒实验评估材料残留溶剂毒性;将胎鼠成纤维细胞与聚乳酸/明胶可降解纳米纤维膜共培养(实验组),设置单独细胞培养为对照,Alamar blue法检测细胞增殖,活/死染色观察细胞存活率,扫描电镜观察细胞形态;③在18只Balb/c小鼠背部制作直径2 cm皮肤全层缺损,实验组进行手持静电纺丝原位聚乳酸/明胶可降解纳米纤维膜修复后纱布包扎,对照组进行纱布包扎,术后8周进行缺损部位苏木精-伊红和Masson染色,观察缺损皮肤修复效果.结果与结论:①聚乳酸/明胶可降解纳米纤维膜的接触角为(32.68±5.68)°,属亲水材料,适宜细胞黏附;24 h水蒸气透过率为(4.21±0.11)×103 g/m2,可满足皮肤外敷料的要求;不同浓度的聚乳酸/明胶可降解纳米纤维膜浸提液无明显的细胞毒性;②实验组胎鼠成纤维细胞具有与对照组细胞等同的细胞活性,但具有更快的增殖速度与更长的增殖时间;③苏木精-伊红和Masson染色显示,实验组小鼠皮肤伤口全层愈合,材料降解完全,毛囊再生;对照组小鼠皮肤未全层愈合;④结果表明,手持式静电纺丝聚乳酸/明胶可降解纳米纤维实现小鼠皮肤全层缺损的原位修复.
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面向皮肤支架3D生物打印喷头的CFD模拟与实验
背景:随着组织工程的发展,3D生物打印技术可通过打印生物质材料来构建皮肤支架,但工艺参数不明确,打印过程中经常出现堆积和不连续情况.目的:通过3D生物打印机和有限元软件Fluent进行数值模拟,以获得合理的挤出压强、黏度、喷头行走速度、喷头直径、温度参数,解决明胶纤维打印过程中的堆积和不连续问题.方法:以5％明胶纤维素溶液为打印材料,采用3D生物打印机和限元软件Fluent进行数值模拟,设置打印温度分别为5,15,25℃,打印压力分别为0.16,0.18,0.2 MPa,喷头直径分别为0.21,0.26,0.41 mm,检测喷头针尖处的流速与流量;以合适的参数3D打印明胶纤维皮肤生物支架,扫描电镜观察支架结构.结果与结论:3D生物打印明胶纤维皮肤生物支架过程中,设置打印温度在15℃、喷头行走速度为30 mm/s、压力为0.18 MPa、喷头直径为0.21 mm时,可保证喷头挤出的明胶纤维材料不会堆积或者断丝,连续性挤出明胶纤维,并且在上述打印条件下打印的丝宽1400μm左右;将此条件下打印的生物支架进行扫描电镜观察,可见支架的行与列分布较均匀,层与层之间的结合部位黏结牢固,不易变形,支架孔隙率约57％.
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运用液体流动装置模拟的流体剪切应力下骨髓瘤细胞对骨细胞、破骨细胞和骨细胞表达RANKL的影响
背景:骨髓瘤骨病因骨骼疼痛、溶骨性破坏导致患者可能懒动而导致骨质丢失增加、骨病加重.目的:探讨运用液体流动装置模拟人机械运动时产生的流体剪切力在骨髓瘤环境下,瘤细胞(U266细胞)对骨细胞(Y4细胞)、破骨细胞的作用,及其对骨细胞分泌的RANKL表达的影响.方法:①建立液体流动装置,实验组为U266细胞培养液,对照组为Y4标准培养液,每组均设流动和不流动模式;体外细胞传代培养骨髓瘤细胞系U266细胞和小鼠骨细胞系Y4细胞;②再取新的Y4细胞,按实验分组再培养48 h,显微镜下观察骨细胞、破骨细胞的形态并计数;③ELISA定量检测RANKL的水平;Western Blotting检测RANKL蛋白;④建立RANKL+实验样品+标准培养液的体系,取RAW264.7细胞体外培养,用RANKL干预诱导,TRAP染色观察RAW264.7细胞株分化的破骨细胞数量及状态.结果与结论:①与对照组相比,U266细胞培养上清下的Y4细胞计数显著下降,形态变化明显;TRAP阳性细胞数增加和RANKL蛋白表达显著升高(P均<0.05);②动模式较非流量模式,Y4细胞数量明显增多,TRAP阳性细胞数明显减少,骨细胞表达的RANKL蛋白降低(P均<0.05);③结果说明,骨髓瘤细胞可以抑制正常骨细胞的生长和促进RANKL蛋白和破骨细胞的增殖.与静态相比,流体切应力可促进骨细胞的增殖,RANKL蛋白表达受抑制和抑制破骨细胞的增殖.因此,推测机械运动可以防止骨髓瘤骨病进展.
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生物打印具有微网络流体通道的三维结构
背景:构建三维的预血管化系统,对于大尺寸、复杂三维结构组织内细胞的存活和功能表达均具有决定性作用.因此,寻找一种合适的预血管化策略已成为3D生物打印大尺寸、复杂三维组织亟待解决的问题.目的:对3D生物打印大尺寸、预血管化三维结构进行初步的探索.方法:用逆向工程软件Catia设计三维生物打印蓝图;以改装后的桌面级双喷头3D打印机为生物打印机,以聚乙烯醇为牺牲材料打印牺牲骨架;以大鼠骨髓间充质干细胞、海藻酸钠、琼脂糖和纳米纤维素溶液的混合物为细胞生物墨水.根据预先设计的参数进行生物打印,构建具有三维流体通道的组织工程三维结构体.观察打印获得的三维结构体,评价打印后及材料溶解后的细胞活性;体外培养打印获得的结构体,并用Alamar Blue试剂盒检测细胞在三维结构体中的增殖.结果与结论:利用Catia软件设计出了具有微孔的外壁及内部纵横交错的微管结构的双喷头打印模型,用该三维生物打印技术构建出具有自定义尺寸(尤其是高度)和预血管化的三维结构,结构体中细胞12 h的存活率为(95.47±0.54)％,随着体外培养时间的延长,细胞存活率下降并稳定在80％以上.随着培养时间的增加,构建体中的细胞增殖呈上升趋势.结果表明:该生物打印方法可用于通过使用各种生物水凝胶材料制造不同特性的三维结构体,在生物制造具有临床相关尺寸的预血管化的复杂组织器官方面具有潜力.
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人体大隐静脉桥外膜戊二醛交联对其生物力学特性的影响
背景:薄弱的静脉壁是冠状动脉旁路移植术后大隐静脉桥病变的诱发因素之一.目的:探讨人体大隐静脉桥外膜戊二醛交联对血管生物力学特性的影响.方法:收集冠状动脉粥样硬化性心脏病患者冠状动脉旁路移植术后剩余的大隐静脉40段,随机分A、B组,每组20段,将A组中的每段大隐静脉分成2小段,其中一段采用0.3％戊二醛溶液交联5 min,另一段不交联(对照);将B组的每段大隐静脉分成2小段,其中一段采用0.3％戊二醛溶液交联10 min,另一段不交联(对照).采用荧光显微镜及扫描电镜观察交联前后的血管壁微观形态;利用单轴拉伸测试检测交联前后血管的应力-应变关系、杨氏模量及破坏强度.结果与结论:①荧光显微镜:与对照血管相比,交联血管的Ⅰ型胶原纤维呈明显压缩改变,密度显著增大,管腔面结构未见明显差异;②扫描电镜:对照血管外膜表面胶原纤维呈现典型的波浪状疏松排列,交联血管外膜表面胶原纤维呈现致密的网状排列;③单轴拉伸测试:与对照血管比较,交联5,10 min血管的应力-应变曲线明显左移,并且在高应变区(延展率为1.3-1.5)杨氏模量显著增加(P<0.05);与交联5 min血管比较,交联10 min血管的应力-应变曲线明显左移,并且在高应变区(延展率为1.3-1.5)杨氏模量显著增加(P<0.05);交联5,10 min血管的破坏强度高于对照血管(P<0.05);④结果表明:血管外膜戊二醛交联增加了大隐静脉血管壁强度,降低了其延展性.
