磷酸钙骨水泥/明胶复合组织工程支架材料的制备及其结构与性能

磷酸钙骨水泥组织工程支架材料具有良好的生物相容性和骨传导性,是一种良好的骨组织工程支架材料,但是这种材料存在力学性能差的缺点,限制了它的应用.本文采用生物相容性良好的可降解明胶材料与磷酸钙骨水泥支架进行复合,制备出的明胶/磷酸钙骨水泥复合支架材料,其压缩强度可达3.7MPa,比复合前磷酸钙支架材料的强度提高了37倍,而且材料具有良好的柔韧性,适合用作为非承重部位骨组织缺损修复用组织工程支架材料.     

聚乳酸-羟基乙酸共聚物/磷酸钙骨水泥多孔复合支架的制备

利用定向冰晶-冷冻干燥法制备了具有定向孔隙结构的磷酸钙骨水泥支架材料, 将两种具有不同降解速率的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA) 与磷酸钙骨水泥多孔支架进行多次浸润复合, 以改善支架的力学性能。结果表明: PLGA 与支架材料复合可大大提高复合支架材料的抗压强度, 经过PLGA 二次复合后, 复合支架抗压强度可达6. 37 MPa ±0. 54 MPa 。经过PLGA 复合的支架材料保持了复合前的孔隙结构, 在孔的轴向方向上具有定向排列的开口孔隙, 这些开口孔隙的存在有利于植入初期新生组织的长入。覆盖在骨水泥基体表面的PLGA 膜可以增强基体的强度并弥补基体表面的缺陷, 充填在孔隙内部的PLGA 泡沫体可以很好地承受外加载荷, 使复合支架材料具有较好的强度和韧性。      

多孔磷酸钙骨水泥组织工程支架的高分子灌注增强

利用棒状谷氨酸钠晶体作为造孔粒子,采用可溶盐造孔法,制备了三维连通的大孔径多孔磷酸钙骨水泥支架,分别将明胶(Gelatin) 、聚乳酸2羟基乙酸共聚物(PLGA) 、聚乳酸(PLA) 、聚己内酯(PCL) 、聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)灌注到多孔磷酸钙骨水泥(CPC)支架的孔隙中以改善支架材料的力学性能。结果表明,5 种高分子材料与水的接触角大小顺序为PHBV > PCL > PLA > PL GA > Gelatin , 复合支架材料的强度随高分子材料与水接触角的减小而增大;除PHBV外,其余4种均有明显的增强效果,其中Gelatin/CPC复合支架增强效果最好,强度达到2. 25 MPa±0. 02 MPa ,是CPC支架强度的25倍。经过增强的大孔径多孔磷酸钙骨水泥复合支架可用作骨组织工程支架材料。      

可缓释药物的明胶/磷酸钙骨水泥复合组织工程支架材料

采用向孔隙中灌注含聚乳酸聚乙醇酸共聚物（PLGA）载药微球的明胶溶液的方法制备了具有药物缓释功能的明胶/磷酸钙骨水泥复合组织工程支架。用扫描电子显微镜观察了微球和支架的形貌特征,用万能材料试验机测定了支架材料的抗压强度,用紫外-可见分光光度计分析了复合支架的释药率。结果表明,灌注明胶对多孔磷酸钙骨水泥支架起到显著的增强作用,抗压强度达2.42 MPa。复合支架携载硫酸庆大霉素, 具有良好的药物缓释功能,缓释时间可达30天以上,使支架在修复骨缺损的同时能消除炎症反应,成为一种集骨修复和治疗于一体的新型组织工程支架材料,具有良好的应用前景。      

磷酸钙骨水泥大孔径多孔组织工程支架的制备及其纤维增强

采用粒子溶出造孔法, 用棒状谷氨酸钠晶体作为造孔粒子, 制备磷酸钙骨水泥多孔支架, 研究了造孔粒子含量和多孔支架孔隙率之间的关系, 并加入甲壳素纤维来改善支架材料的力学性能. 结果表明, 支架材料的孔隙率可达(79.8±2.3)%,孔隙直径100～600μm; 复合纤维后支架的强度提高了3～4倍, 断裂应变显著提高, 可作为非承重部位骨缺损修复的骨组织工程支架材料.     

纳米磷酸钙骨组织工程支架材料研究进展

随着纳米和生物技术的进步,国内外学者制备了一系列新型的骨组织工程支架材料.为了更好地认识纳米生物材料的优点和指导制备新型的骨组织工程支架材料,综述了近年来纳米磷酸钙相关支架材料研究进展,着重介绍了纳米磷酸钙陶瓷、纳米磷酸钙复合陶瓷以及纳米磷酸钙/聚合物复合材料制备方法、性能和应用,并总结了各类方法的不足之处和将来发展的...     

超顺磁性磷酸钙复合支架的制备及性能研究

采用共混-真空烧结方法制备了一系列超顺磁性磷酸钙复合支架, 通过SEM、EDS、XRD和VSM等手段对所制备的材料性能进行表征, 并考察了其在水中的稳定性以及Ros17/2.8细胞在材料表面的黏附生长情况。结果表明: 该方法所制备的超顺磁性复合支架具有多级连通孔结构, 磁性纳米颗粒在基体中分布均匀, 结合牢固且复合量精确可控, 在水中具有良好的稳定性。真空烧结避免了磁性纳米颗粒在烧结过程中发生氧化和相变, 使复合支架继续保持超顺磁性并具有良好的磁性能, 且该磁性支架有利于细胞的黏附和生长, 具有较好的生物相容性, 在组织工程中有潜在的应用前景。     

多孔磷酸钙骨水泥的研究进展

多孔磷酸钙骨水泥是目前骨组织工程中研究的热点,比常规磷酸钙骨水泥具有更多的优点和更大的潜力,但在临床应用上对其孔径、连通性、强度及降解速度都有严格要求.综述了多孔磷酸钙骨水泥的制备方法、存在的问题、解决办法及应用前景.     

机械活化增强多孔磷酸钙骨水泥支架的研究

本研究采用球磨对磷酸钙骨水泥(CPC)起始粉末进行机械活化处理, 以期改善CPC力学性能, 并探讨了其影响机理。采用激光粒度仪、比表面积测量仪和X射线衍射仪(XRD)表征球磨后的CPC粉末(Ball milling CPC, BCPC)。利用发泡法制备多孔BCPC支架, 采用万能力学试验机、XRD和扫描电子显微镜(SEM)表征多孔BCPC支架。结果显示, 球磨后的BCPC粉末平均粒径减小, 比表面积增大, 表观密度、堆积密度及紧密密度减小。BCPC支架孔隙率为(77.98 ± 0.58)%, 抗压强度为(4.11 ± 0.46) MPa, 相比CPC支架的(64.23 ± 2.32)%和(1.99 ± 0.43) MPa有显著提高。SEM结果显示BCPC支架具有数微米和数百微米的两种孔隙结构。XRD结果表明机械活化作用降低了DCPD、α-TCP、CaCO₃和HA的晶粒尺寸和结晶度, 促使DCPD向DCPA转化, 促进了各相磷酸钙盐的水化和HA的沉积, 提高了BCPC支架的力学性能, 为增强CaP基多孔材料的力学性能和扩展其临床应用提供了新途径。     

用于骨组织工程的羟基丁酸-戊酸共聚物/生物活性玻璃复合多孔支架材料

研究了用于骨组织工程的复合型羟基丁酸-戊酸共聚物／溶胶-凝胶生物活性玻璃多孔支架材料，采用溶液浇注沥滤法制备了任意形状的三维连通多孔结构支架，并进行三维结构表征和显微形貌观察；通过对成型条件的调节，可控制支架的孔径和孔隙率；在模拟生理体液中进行复合支架材料的生物活性测试。研究表明，通过控制致孔剂用量、尺寸大小和分散，得到的支架材料呈三维连通开孔结构，且孔隙分布均匀、孔隙率达90％以上；扫描电镜观察结果显示，羟基丁酸-戊酸共聚物与生物活性玻璃良好相容，后者粘附在支架孔壁上；支架在模拟生理体液中浸泡后发现生物活性玻璃表面有羟基碳酸磷灰石多晶体生成，表明复合支架仍保持了BG的生物活性。     

Bi-layered calcium phosphate cement-based composite scaffold mimicking natural bone structure

Abstract

In this study, a core/shell bi-layered calcium phosphate cement (CPC)-based composite scaffold with adjustable compressive strength, which mimicked the structure of natural cortical/cancellous bone, was fabricated. The dense tubular CPC shell was prepared by isostatic pressing CPC powder with a specially designed mould. A porous CPC core with unidirectional lamellar pore structure was fabricated inside the cavity of dense tubular CPC shell by unidirectional freeze casting, followed by infiltration of poly(lactic-co-glycolic acid) and immobilization of collagen. The compressive strength of bi-layered CPC-based composite scaffold can be controlled by varying thickness ratio of dense layer to porous layer. Compared to the scaffold without dense shell, the pore interconnection of bi-layered scaffold was not obviously compromised because of its high unidirectional interconnectivity but poor three dimensional interconnectivity. The in vitro results showed that the rat bone marrow stromal cells attached and proliferated well on the bi-layered CPC-based composite scaffold. This novel bi-layered CPC-based composite scaffold is promising for bone repair.     

铅离子对复合磷酸盐磷酸镁水泥水化硬化特性的影响

研究了铅离子对复合磷酸盐磷酸镁水泥水化硬化特性的影响及其在复合磷酸盐磷酸镁水泥中的稳定性。实验结果表明,复合磷酸盐磷酸镁水泥抗压强度随着铅离子掺量的增加而降低,其中硝酸铅掺量达到10%时,复合磷酸盐磷酸镁水泥的各个龄期的抗压强度发生明显下降。铅离子对复合磷酸盐磷酸镁水泥凝结时间没有明显影响。在复合磷酸盐磷酸镁水泥水化过程中,铅离子对水泥体系的pH值影响不大,但能够造成水泥水化放热峰出现的时间延迟,水化放热的总量减少并影响主要水化产物的结晶程度。在复合磷酸盐磷酸镁水泥水化反应后期,当硝酸铅掺量达到10%以上时,在水化产物中出现了较为明显的Pb2P2O7的衍射峰。复合磷酸盐磷酸镁水泥固化铅离子的浸出毒性试验结果(43μg/L)远低于国家标准要求(5mg/L)。     

一种新型三元体系磷酸钙骨水泥的制备与性能优化

制备了一种新型磷酸氢钙-部分结晶磷酸钙-磷酸四钙三元体系骨水泥,采用正交试验优化骨水泥组分以提高材料的性能。通过力学性能测试、X射线衍射分析、扫描电镜观察以及反应过程水化放热测定,对比研究了所制备的三元体系骨水泥材料的水化过程和物相组成。结果表明所添加活性磷酸四钙参与水化反应较慢,延长了骨水泥的凝结时间,拓展了后期水化效应,使得反应后期水化进程得以延续,硬化体更加密实,孔隙率降低,抗压强度增加50%;同时反应放热峰值显著降低40%,水化过程总放热量基本不变,有利于骨水泥在临床应用。     

Osteogenic properties of calcium phosphate ceramics and fibrin glue based composites

Calcium phosphate (Ca-P) ceramics are currently used in various types of orthopaedic and maxillofacial applications because of their osteoconductive properties. Fibrin glue is also used in surgery due to its haemostatic, chemotactic and mitogenic properties and also as scaffolds for cell culture and transplantation. In order to adapt to surgical sites, bioceramics are shaped in blocks or granules and preferably in porous forms. Combining these bioceramics with fibrin glue provides a mouldable and self-hardening composite biomaterial. The aim of this work is to study the osteogenic properties of this composite material using two different animal models. The formation of newly formed bone (osteoinduction) and bone healing capacity (osteconduction) have been study in the paravertebral muscles of sheep and in critical sized defects in the femoral condyle of rabbits, respectively. The different implantations sites were filled with composite material associating Ca-P granules and fibrin glue. Ca-P granules of 1–2 mm were composed with 60% of hydroxyapatite and 40% of beta tricalcium phosphate in weight. The fibrin glue was composed of fibrinogen, thrombin and other biological factors. After both intramuscular or intraosseous implantations for 24 weeks and 3, 6, 12 and 24 weeks, samples were analyzed using histology and histomorphometry and mechanical test. In all cases, the newly formed bone was observed in close contact and around the ceramic granules. Depending on method of quantification, 6.7% (with BSEM) or 17% (with μ CT) of bone had formed in the sheep muscles and around 40% in the critical sized bone rabbit defect after 24 weeks. The Ca-P/fibrin material could be used for filling bone cavities in various clinical indications.     

Towards understanding biomineralization: calcium phosphate in a biomimetic mineralization process

Abstract Biomineralization processes result in organic/inorganic hybrid materials with complex shapes, hierarchical structures, and superior material properties. Recent developments in biomineralization and biomaterials have demonstrated that calcium phosphate particles play an important role in the formation of hard tissues in nature. In this paper, current concepts in biomineralization, such as nano assembly, biomimetic shell structure, and their applications are introduced. It is confirmed experimentally that enamel- or bone-liked apatite can be achieved by oriented aggregations using nano calcium phosphates as starting materials. The assembly of calcium phosphate can be either promoted or inhibited by different biomolecules so that the kinetics can be regulated biologically. In this paper, the role of nano calcium phosphate in tissue repair is highlighted. Furthermore, a new, interesting result on biomimetic mineralization is introduced, which can offer an artificial shell for living cells via a biomimetic method.     

类生理环境下可降解纤维/磷酸钙复合骨水泥的性能与结构变化

采用生理盐水浸泡与肌肉埋植的方法分别研究了可降解纤维/磷酸钙复合骨水泥的体外力学性能、体内降解性能以及相组成、微结构随浸泡（或植入）时间的变化规律。浸泡结果表明:浸泡初期,纤维的加入一定程度上降低了复合骨水泥的抗压强度,但大大改善了其断裂韧性,而且抗弯强度略有增加;浸泡后期,复合骨水泥的抗压强度、抗弯强度、断裂功均明显下降。体内降解结果表明,随着植入时间延长,含纤维复合骨水泥的降解速率及其增加幅度均高于未掺纤维骨水泥。类生理环境下含纤维复合骨水泥力学性能、降解性能的变化与纤维的降解、材料微观结构的变化密切相关。