骨组织工程支架材料与新骨生长

对β-TCP,β-TCP/DCHA和HA材料的结构、表面生物活性及细胞在材料表面的粘附情况进行了检测与分析,用Micro-CT对制备的骨支架材料植入前后的结构进行了评价.将骨髓基质细胞进行培养、分化,扩增得到足够浓度的成骨细胞,并种植于骨支架材料复合培养后,再植入动物体,观察成骨状况,研究成骨机制.结果表明骨支架的孔隙中诱导生成新骨,随着新骨生长,支架材料在逐步降解,从而达到骨重建.研制出了具有三维多孔结构、适于新骨生长的孔径、可降解、表面生物活性好以及植入骨细胞后可以诱导新骨生成骨组织工程支架材料.     

仿生功能化骨修复材料研究

由肿瘤、炎症及各类创伤而导致的骨组织坏死、病变、缺失及骨折是临床多发病症,自体骨移植虽然是临床治疗的“金标准”,但由于供体受限而很难满足需求。通过对天然骨本身的成分、结构特性及矿化过程的模仿,应用先进材料制备技术,特别是纳米技术,对材料的组成、结构进行设计与凋控,获得仿生型骨修复材料或者对传统材料进行仿生功能化修饰,以满足临床对痫损或缺失的骨组织进行有效修复和功能重建具有重要意义。阐述了仿生功能化骨修复材料的相关研究,主要包括类骨钙磷纳米矿物的合成,有机分子摸板对纳米矿物尺寸和形貌的调控,以及仿生多孔结构支架的构建等。     

ChS/CSA/nHAP原位复合支架的研制及细胞学研究

制备一种新型的ChS/CSA/nHAP原位复合纳米骨修复支架,并对其进行细胞学研究。利用原位复合及冷冻干燥技术制备ChS/CSA/nHAP原位复合支架;采用乳鼠成骨细胞建立支架的体外评价模型,MTT法细胞增殖测定、细胞蛋白含量和碱性磷酸酶活性测定探究支架的细胞相容性及对成骨细胞功能的影响。结果表明:低结晶度的碳酸化nHAP均匀地分布在ChS/CSA有机基质中,支架具有类骨的微孔结构,可促进成骨细胞增殖、分化。因此ChS/CSA/nHAP原位复合支架具有良好的细胞相容性,有望成为一种新型骨组织修复材料。     

可降解镁基金属骨缺损修复材料的研究探索

由于各种原因所造成的骨缺损的修复是临床上一项具有挑战的难题,理想的骨修复材料应同时具备良好的生物相容性、骨传导、骨诱导以及成骨功能。自体骨虽然被视为骨修复材料的"金标准",却存在取骨量有限和取骨区并发症等问题,而人工合成骨修复材料则还不具备骨诱导能力以及成骨性能,因此临床常用的骨移植材料以及骨移植替代材料都存在各自的应用局限。可降解镁基金属(纯Mg和镁合金)由于具有生物可降解、良好的生物相容性以及与骨组织接近的弹性模量和密度等特性受到人们的广泛关注。本文较系统地综述了镁基金属在骨填充应用研究中的生物学行为,包括良好的促成骨、骨传导能力,潜在的骨诱导作用,以及抗菌、抗肿瘤等独特的生物功能,虽然其在临床应用上仍需要继续研究探索,但不可否认其在骨缺损修复方面具有巨大的优势和潜力,有望成为新一代骨缺损修复替代材料。     

纳米磷酸钙复合骨支架体内降解的实验研究

研究纳米磷酸钙复合氧化铝氧化镁生物玻璃骨组织工程支架在动物体内的降解特性,为进一步构建组织工程化纳米人工骨提供研究依据;本研究将合成灭菌后的纳米磷酸钙复合骨支架植入新西兰大白兔股部肌袋,并在植入4、8、12、16 w取材进行大体、组织学、电镜观察降解情况,16 w时将取出的材料煅烧,测量残余无机物含量,同时进行X线衍射实验,测量残余材料的晶相组成.结果是:合成的纳米磷酸钙复合骨支架孔隙率为80%,孔径200～450 μm,抗压强度为3.8 MPa.材料在动物体内前8 w内降解较慢,生物力学强度减低不明显,12 w后降解明显加速,强度明显减低,并有羟基磷灰石成分出现,煅烧后残余无机物最少,16 w明显新骨形成,降解残余材料分布于新形成的骨组织内部,羟基磷灰石成分明显增多.结论显示纳米磷酸钙复合骨支架具有较好的降解性、生物相容性和诱导成骨作用,可作为骨组织工程的支架材料.     

天然HA与双相磷酸钙复合支架修复骨缺损对比研究

以真空冷冻干燥方法制备骨碎补-天然羟基磷灰石-壳聚糖和骨碎补-双相磷酸钙-壳聚糖两种复合多孔支架材料。通过对两种材料的组织结构、性能及观察不同时间兔颌骨骨缺损修复状态的研究,比较这两种支架材料的成骨性能。结果表明:骨碎补-天然羟基磷灰石-壳聚糖支架材料具有天然骨的结构及多孔形态,利于骨组织长入,骨密度值更高、骨修复速率高和骨吸收重建过程也优于双相磷酸钙的复合多孔支架材料,具有更好的成骨活性。     

一种新型复相Ca-P支架材料的制备及生物学行为

采用溶胶-凝胶法制备纯羟基磷灰石支架，并在其表面构造双相钙磷陶瓷膜层。并用SEM，FTIR，XRD对其进行表征，结果表明该法制得的材料为孔隙彼此贯通的多孔结构，孔径约为300～600gm，涂膜厚度约为20～50gm，孔壁上分布大量纳米级微孔。与对照材料HA相比，成骨细胞在4天后可以更多的粘附到该材料表面增殖分化（P〈0．05）：体内埋植实验表明，经12周该材料具有更早的成骨效应和更多的成骨量（P〈0．05）新型复相Ca-P支架材料有利于骨组织修复。     

中枢神经再生材料研究进展

首先介绍了目前中枢神经再生面临的问题和应对策略,然后系统地综述了脑再生和脊髓再生修复材料的发展。研究发现,成人中枢神经系统内存的神经干细胞和具有特定分化方向的前体细胞具有潜在的、巨大的修复功能;生物支架材料与神经干细胞的联合使用能够较好地控制细胞微环境,有望提高细胞移植后的存活状况,促进中枢神经再生。最后,结合现在中枢神经再生的研究热点——神经干细胞,阐述了中枢神经再生材料调控干细胞的研究进展和潜能,为联合应用生物材料与干细胞促进中枢再生提供了参考。     

磷酸钙陶瓷在非骨组织中构建组织工程骨研究

采用体内骨组织工程的方法,探索骨诱导性磷酸钙陶瓷支架在不同非骨组织中构建骨移植物的可行性,并比较其差异,为体内骨组织工程的临床构建技术提供理论依据.方法为选取家犬的背部肌肉组织和脂肪组织为构建区,分别植入骨诱导性磷酸钙陶瓷支架以构建体内组织工程骨移植物.于术后4,6,12,24 w取样进行单光子计算机断层扫描(SPECT)、组织学检测,观察其构建过程,比较各个观测时间内,不同构建区的骨移植物中新骨组织的形成情况,评价不同非骨构建区域对体内骨组织骨移植物形成的影响.结果显示,骨诱导性磷酸钙陶瓷支架在肌肉组织和脂肪两处非骨组织中均可形成体内组织工程骨移植物.在构建初期,肌肉组中新骨形成的时间比脂肪组早,骨量也较多.但在构建24 w后,两组的新生骨量没有差异.较肌肉组织而言,在脂肪组织中构建体内组织工程骨移植物更有临床应用前景.     

基于纳米羟基磷灰石、雷尼酸锶和聚己内酯的钛植入体成骨纳米复合涂层（英文）

钛及其合金常被用作牙科和骨植入材料。钛表面的仿生涂层可以改善其成骨性能。本文作者开发一种新型的、具有成骨作用的钛合金表面纳米复合涂层,为骨髓间充质干细胞(MSCs)的粘附、增殖和成骨分化提供自然环境。用静电纺丝法制备基于聚己内脂(PCL)、纳米羟基磷灰石(nH Ap)和雷尼酸锶(SrRan)的纳米复合涂层。因此,涂覆在钛合金表面的涂层有4种,分别为PCL、PCL/n HAp、PCL/SrRan和PCL/nHAp/SrRan。采用EDS、FTIR、XRD、XRF、SEM、AFM、体外细胞毒性和血液相容性测试等技术评估涂层的化学性能、形貌和生物学性能。结果表明,纳米复合涂层具有细胞相容性和血液相容性,PCL/HAp/SrRan纳米复合纤维涂层具有最高的细胞活性。MSCs在纳米涂层上的成骨培养显示干细胞向成骨分化,碱性磷酸酶活性和矿化测试结果证实了这一点。研究结果表明,所制备的复合纳米涂层具有促进新骨形成和增强骨-植入体整合的潜力。     

硬组织修复材料的骨再生机理研究

传统硬组织修复材料由于在组成及结构上与人体骨组织存在较大差异,植入体内后的骨组织修复过程基本上是一种被动的“充填”过程,且材料的降解速度与新骨形成速度不匹配,难以达到真正的“生物性融合”,严重制约了该类材料在骨科临床的推广应用。因此,设计与制备具有“主动修复功能”和“可调控生物响应特性”的第3代新型硬组织修复材料已成为当前骨科临床的新需求和未来的发展方向。介绍了硬组织修复材料的骨再生机理研究方法,综述了硬组织修复材料与宿主防御和骨再生及宿主微环境对材料与宿主细胞相互作用的研究现状。指出硬组织修复材料植入体内后所发生的序列事件可能通过表观遗传修饰使得基因表达受材料本身和宿主微环境等因素的调控,提出新型硬组织修复材料研究中存在的问题和发展趋势。     

Engineering the biological performance of hierarchical nanostructured poly(ε-carpolactone) scaffolds for bone tissue engineering

Scaffolds play an important role as physical substrates for cell proliferation and differentiation, leading to tissue regeneration. For bone applications, researchers are focusing on cellular or acellular biocompatible biodegradable polymeric scaffolds. However, high biological performance scaffolds are still required to meet actual clinical demands. This paper discusses a novel strategy to engineer the biological performance of polymeric scaffolds through the combined use of additive manufacturing, acetone vapour annealing surface treatment and dopamine grafting, enabling the fabrication of hierarchical nanostructured tissue engineering structures. Produced scaffolds present improved biological behaviour compared to conventional additive manufactured scaffolds, and similar mechanical properties, showing high potential for clinical applications.     

Osteogenic composite nanocoating based on nanohydroxyapatite,strontium ranelate and polycaprolactone for titanium implants

Titanium and its alloys are commonly used as dental and bone implant materials. Biomimetic coating of titanium surfaces could improve their osteoinductive properties. In this work, we have developed a novel osteogenic composite nanocoating for titanium surfaces, which provides a natural environment for facilitating adhesion, proliferation, and osteogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells (MSCs). Electrospinning was used to produce composite nanofiber coatings based on polycaprolactone (PCL), nano-hydroxyapatite (nHAp) and strontium ranelate (SrRan). Thus, four types of coatings, i.e., PCL, PCL/nHAp, PCL/SrRan, and PCL/nHAp/SrRan, were applied on titanium surfaces. To assess chemical, morphological and biological properties of the developed coatings, EDS, FTIR, XRD, XRF, SEM, AFM, in-vitro cytotoxicity and in-vitro hemocompatibility analyses were performed. Our findings have revealed that the composite nanocoatings were both cytocompatible and hemocompatible; thus PCL/HAp/SrRan composite nanofiber coating led to the highest cell viability. Osteogenic culture of MSCs on the nanocoatings led to the osteogenic differentiation of stem cells, confirmed by alkaline phosphatase activity and mineralization measurements. The findings support the notion that the proposed composite nanocoatings have the potential to promote new bone formation and enhance bone-implant integration.     

多巴胺表面修饰在医疗领域的研究进展

多巴胺(DA)及其聚合物聚多巴胺(PDA)含有邻苯二酚基团、氨基等大量活性官能团,使其具有良好的黏附性、生物相容性、反应活性和还原性,被广泛用于医疗器械材料、船舶材料、传感器件材料、药物运输等材料表面的改性,其中对医疗器械材料表面的修饰研究前景尤为广阔。分析了多巴胺的理化特性及相关功能,归纳了多巴胺在生物工程材料上的应用,包括增强材料的骨组织再生能力和提高材料表面细胞的黏附、增殖等。在此基础上,重点综述了近年来多巴胺在医疗领域的改性研究进展,其中多巴胺对骨修复及骨移植材料的修饰包括复合材料和高分子材料等,多巴胺对牙种植体及牙修复材料的修饰包括纳米金属材料和合金材料等,多巴胺对新型医疗材料的修饰包括人工血管、人工韧带材料和医用膜材料等。阐述了改性材料的优缺点和作用,以及多巴胺如何对材料表面进行改性来弥补材料的缺陷。针对不同材料的多巴胺改性,分别从制备方法、实验对比结果等方面进行归纳。最后展望了多巴胺表面修饰技术的发展方向。     

微纳米生物活性玻璃的细胞基因激活性能研究

微纳米生物材料目前已成为生物医用材料领域一个研究热点和难点。大量研究表明具有微纳米结构特征的生物材料表现出了积极的生物学响应。生物活性玻璃（BG）具有较高的生物活性、生物相容性,是一类重要的骨修复材料。而微纳米生物活性玻璃（MNBG）因其具有特殊的形态结构和理化性能,引起众多研究者的关注。但是目前对MNBG的研究还主要集中在制备、表征以及其表面类骨羟基磷灰石矿物在SBF溶液中的形成活性等方面,关于MNBG的细胞相容性以及基因激活性能方面的研究还鲜有报道。通过溶胶一凝胶法结合模板仿生技术合成了具有特殊微纳米结构和形态的MNBG,并将其浸提液与MG-63细胞共培养,研究生物玻璃溶出物对细胞增殖,成骨相关基因和蛋白表达的影响,结果证明相比于传统的熔融法制备的生物玻璃（45S5）浸提液,MNBG浸提液能够明显促进细胞增殖,激活细胞成骨相关基因,上调相关蛋白的表达,为设计和制备具有基因介导作用的新型生物活性玻璃骨修复材料提供了理论依据。     

中枢神经系统损伤修复生物材料研究进展

中枢神经系统损伤导致神经细胞死亡、组织破坏,造成神经功能永久性缺失,是长期困扰生物医学界的一大难题,目前尚无有效疗法。组织工程技术不仅能通过纳米生物材料为神经细胞和神经纤维生长提供结构支持,还能同时递送各种有利于神经再生修复的活性信号分子,有望在促进中枢神经损伤组织修复的同时,实现神经功能的重建,为中枢神经损伤再生修复带来希望。结合国内外有关中枢神经系统组织工程研究的最新进展,对中枢神经修复生物材料设计的主要策略、以及包括天然生物大分子和合成高分子在内的多种中枢神经修复生物材料的应用进行了详细综述。     

Bioactive Ca-P scaffolds used for bone reconstruction

1　INTRODUCTIONSkeletalreconstructionorregenerationisre quiredincasesinvolvinglargedefectscreatedbytu morresection ,trauma ,andskeletalabnormalities .Graftsandflapsofautogenoustissuearetwoofthemostsuccessfulmeansofreconstructionbecausetheyallowthetransplantationofbonecontainingbioactivemolecules,livecells ,andfrequently ,avascularsup plythatallowthetransplanttosurviveandremodeleveninhostileradiatedenvironments .However ,onlyaminimalamountoftissuecanbeharvestedforauto grafts,anditisverydiff…     

等离子喷涂生物涂层对病理性骨缺损愈合的应用研究

患者代谢性疾病(如骨质疏松症、糖尿病、痛风等)不利于体内骨植入体与周围骨的结合。基于不同疾病患者骨折部位骨微环境的特点,采用等离子喷涂技术制备的抗氧化应激生物涂层(针对骨质疏松)、抗感染-促成骨功能的生物涂层(针对糖尿病)和骨免疫调控涂层(针对痛风)能提高骨科植入器械与骨组织接触界面处的成骨能力,是增强植入体与骨结合的有效方法。研究了骨植入生物涂层对不同病理状态下效应细胞的影响,总结了材料表面性质调控效应细胞行为以及骨形成的规律,可为新型骨植入生物涂层的设计提供依据。等离子喷涂技术制备的含氧化铈的生物抗氧化涂层,可催化分解生物体内的过量活性氧簇,保护骨细胞成骨分化能力免于氧化应激的负面影响,有利于提高骨质疏松症下骨植入体的愈合能力。具抗感染与促成骨功能的硅酸钙基生物涂层能够抑制细菌在其表面的粘附与生长,降低植入体相关感染的几率,另外,该类涂层还能促进骨细胞成骨分化与矿化,提高骨植入体的成骨能力,有望应用于骨折合并糖尿病患者。等离子喷涂钛涂层表面微纳多级结构的构建以及生物涂层中锶/硼/铈等元素的掺入,有利于提高骨免疫性能,并促进骨细胞成骨分化,可用作炎症疾病下的骨缺损修复材料。     

Calcium phosphate scaffolds for bone repair

Calcium phosphates, with their chemical similarity to bone mineral, show biocompatibility with hard and soft tissues and offer massive potential for bone repair, both as scaffolds to be implanted directly into the defect and as structures for cell transplantation or to guide new bone growth in tissue engineering. This paper reviews the requirements and motivation for synthetic bone graft alternatives and the production routes for, particularly, hydroxyapatite porous scaffolds. It also considers the important role of substitution of ions such as silicate into calcium phosphates so as to more closely mirror the chemistry of bone mineral and to elicit specific biological responses.