丝素蛋白/纳米生物玻璃复合多孔支架的结构与性能

采用冷冻干燥法制备了丝素蛋白(SF)/纳米生物玻璃(NBG)复合多孔支架材料。并用XRD、FT-IR、SEM等对SF/NBG复合支架进行了结构与性能表征。结果表明,SF/NBG复合多孔支架孔连通性较好,孔径为150～300μm,孔隙率为80.6%～90.3%;同时NBG的加入促进了复合多孔支架中SF的构象部分由无规卷曲向β-折叠转变。复合多孔支架抗压强度和抗压模量相比于纯SF多孔支架有较大提高。采用模拟体液浸泡实验研究了复合支架的体外生物活性,并用XRD、FT-IR和FESEM对试样表面进行了表征。结果显示,复合多孔支架经模拟体液浸泡7d后,表面沉积出类骨羟基磷灰石(HA)层,NBG的加入能加快复合多孔支架表面沉积类骨HA的速度。研究结果显示SF/NBG复合多孔支架材料有望作为生物活性良好的骨组织修复材料。     

含Zn、Mg生物玻璃的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法,在58S生物玻璃的基础上,分别用0.5wt％的氧化镁和氧化锌取代氧化钙制备了含镁和含锌的生物玻璃.压制的试样分别在600、700和800℃煅烧以做强度测试,并分析了600和800℃煅烧后的物相组成.结果表明,三种试样煅烧至800℃仍为玻璃态,而镁锌的掺入大幅度提高了生物玻璃的强度,这主要是因为Mg-O和Zn-O具有比Ca-O高的键能.模拟体液浸泡试验表明,镁和锌降低了羟基磷灰石的早期成核速度,但并不影响其后期的生长.浸泡三天后所有样品表面都被羟基磷灰石覆盖,表明了样品具有良好的生物活性.     

一种新型仿生骨组织工程支架的制备与表征

利用改性生物玻璃粉体和胶原、透明质酸钠、磷酸丝氨酸等天然生物分子复合制备仿生型三维多孔骨组织工程支架材料,利用体外模拟实验结合SEM、FTIR、XRD 等测试方法对材料的显微结构、生物矿化性能进行了综合研究,研究表明该材料具有良好的孔隙结构,在模拟生理溶液(SBF)中反应24h即可在支架表面形成碳酸羟基磷灰石(HCA).     

生物可降解聚酯/生物陶瓷3D打印骨组织工程支架研究进展

移植骨植入物是目前治疗骨缺损的公认有效手段之一。生物可降解聚酯/生物陶瓷复合材料结合了生物可降解聚酯的良好力学性能、可降解性能和生物陶瓷的成骨活性,为骨植入物材料提供了新的选择。骨组织工程通过模拟骨骼微环境,加速骨缺损修复。将生物可降解聚酯/生物陶瓷复合材料制备成骨组织工程支架,能进一步加快骨修复进程。3D打印技术的引入能使生物可降解聚酯/生物陶瓷骨组织工程支架的制备过程精确、可重复且具备高自由度,展现出了良好的发展前景。本文阐述了骨组织工程支架应具备的各项性能,总结了近年来国内外学者对生物可降解聚酯/生物陶瓷骨组织工程支架上述性能的改善策略,并展望未来该研究领域的发展方向。     

骨组织工程支架材料的研究进展

综述了骨组织工程支架材料在骨缺损治疗的研究现状,并展望了其未来的发展方向。利用各种材料的优势互补性,将两种或两种以上材料通过恰当的方式组合成复合支架材料,其力学性能和降解速率可根据各组分材料的种类、数量及组合方法的变化进行调节,按照要求制备出具有一定机械强度和降解速率的支架材料。并指出骨组织工程复合支架材料将会成为骨缺损修复中一类富有潜力的生物材料。     

生物可降解多孔支架的研究进展

作为组织工程主要构建物的生物支架在组织工程中正发挥着越来越重要的作用,通过设计及调节生物支架的微环境,可使得其不仅能作为细胞附着、生长和增殖的基体,而且可为新器官的生长成形提供模板.因此,生物支架应具备优异的生物相容性及可降解性,同时具有较好的加工及力学性能.文中主要综述了目前研究并开发了的生物可降解多孔支架的制备方法及研究成果,并对其发展方向作了展望.     

骨组织工程多孔支架材料性质及制备技术

多孔性生物可降解支架的选择和制备是组织工程技术成功运用的关键。从骨架的材料要求、常用的骨架材料、骨架的制备技术等几个方面对组织工程和生物降解支架的研究进行了综述 ,并对该研究的前景进行了展望     

多孔微晶玻璃的制备、性能及用途

多孔微晶玻璃是一种密度小、质量轻、比表面积大、阻尼性能好的新型功能材料。研究了粉末烧结法、整体析晶-酸浸法、溶胶-凝胶法制多孔微晶玻璃的成孔机理和制备过程。分析了多孔微晶玻璃的力学性能和渗透性能。从过滤、保温、载体、分离4个主要方面阐述了多孔微晶玻璃的用途，展望了多孔微晶玻璃的发展趋势及应用前景。     

有机泡沫浸渍法制备多孔生物玻璃支架的研究

选用58S生物活性玻璃粉体为原料,利用预先处理过的聚氨酯泡沫作为模板,制备了一种孔隙率高, 贯通性好,孔径可控的生物玻璃多孔支架. 并通过排水法、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及傅里叶红外光谱（FTIR）等方法研究和表征了多孔支架的显气孔率、晶相组成、显微形貌和生物活性. 结果表明,浸料一次所得支架的显气孔率为93%左右,浸料二次下降为80%左右;在SBF溶液中,随着时间的延长,材料表面最初形成的颗粒状钙磷化合物逐渐矿化生成叶片状碳酸羟基磷灰石(HCA)层,表明该材料恒温37℃时具有较好的生物矿化性能和生物活性.     

生物微晶玻璃研究的现状与展望

综述了近年来国内外研究生物微晶玻璃的种类、性能和应用,以及生物微晶玻璃的发展趋势。     

掺杂钠硅磷灰石水泥多孔支架用于骨缺损再生修复

采用磷酸四钙和磷酸氢钙为磷灰石水泥(AC)粉末, 5wt%硅酸钠水溶液为固化液, 氯化钠为致孔剂, 制备了掺杂钠元素的硅磷灰石水泥(s-AC)多孔支架用于骨缺损再生修复. 结果显示: s-AC多孔支架的成分为含钠硅元素的磷灰石, 支架大孔之间互相贯通, 孔径在200~600 μm, 孔隙率在58%~75%, 抗压强度在1.6~3.8MPa的范围内. 与AC相比, 掺杂一定量的钠硅元素提高了s-AC支架在Tris-HCl溶液中的降解性. 将s-AC多孔支架植入兔股骨缺损处, 组织学分析结果显示: 新生骨在支架材料的表面直接形成, 并长入其中, 相互贯通的多孔支架促进了新骨长入其内部. 结果表明: s-AC支架具有优良的生物相容性、降解性和成骨性, 将是一种优良的骨修复生物材料.     

聚己内酯/羟基磷灰石晶须复合多孔支架的研究

采用溶液浇铸法,以二氯甲烷作为溶剂,制备了聚己内酯/羟基磷灰石晶须(PCL/HAw)复合多孔支架,并进行了正交试验,综合分析了不同配方量的PCL和HAw对材料机械性能的影响。结果表明,可通过控制PCL的量来控制支架的力学性能,通过加入HAw提高支架的亲水性能,支架的接触角实验显示其接触角为81°;PCL的结晶度会随着HAw含量的增加而增强,复合多孔支架的抗拉强度为1.43M~9.21MPa,并在PCL与HAw的质量比为100∶3时达到最大;细胞毒性实验显示,PCL/HAw复合多孔支架细胞毒性为0,满足生物材料使用要求。     

In vitro investigations of a novel wound dressing concept based on biodegradable polyurethane

Abstract

Non-healing and partially healing wounds are an important problem not only for the patient but also for the public health care system. Current treatment solutions are far from optimal regarding the chosen material properties as well as price and source. Biodegradable polyurethane (PUR) scaffolds have shown great promise for in vivo tissue engineering approaches, but accomplishment of the goal of scaffold degradation and new tissue formation developing in parallel has not been observed so far in skin wound repair. In this study, the mechanical properties and degradation behavior as well as the biocompatibility of a low-cost synthetic, pathogen-free, biocompatible and biodegradable extracellular matrix mimicking a PUR scaffold was evaluated in vitro. The novel PUR scaffolds were found to meet all the requirements for optimal scaffolds and wound dressings. These three-dimensional scaffolds are soft, highly porous, and form-stable and can be easily cut into any shape desired. All the material formulations investigated were found to be nontoxic. One formulation was able to be defined that supported both good fibroblast cell attachment and cell proliferation to colonize the scaffold. Tunable biodegradation velocity of the materials could be observed, and the results additionally indicated that calcium plays a crucial role in PUR degradation. Our results suggest that the PUR materials evaluated in this study are promising candidates for next-generation wound treatment systems and support the concept of using foam scaffolds for improved in vivo tissue engineering and regeneration.     

In vitro investigations of a novel wound dressing concept based on biodegradable polyurethane

Non-healing and partially healing wounds are an important problem not only for the patient but also for the public health care system. Current treatment solutions are far from optimal regarding the chosen material properties as well as price and source. Biodegradable polyurethane (PUR) scaffolds have shown great promise for in vivo tissue engineering approaches, but accomplishment of the goal of scaffold degradation and new tissue formation developing in parallel has not been observed so far in skin wound repair. In this study, the mechanical properties and degradation behavior as well as the biocompatibility of a low-cost synthetic, pathogen-free, biocompatible and biodegradable extracellular matrix mimicking a PUR scaffold was evaluated in vitro. The novel PUR scaffolds were found to meet all the requirements for optimal scaffolds and wound dressings. These three-dimensional scaffolds are soft, highly porous, and form-stable and can be easily cut into any shape desired. All the material formulations investigated were found to be nontoxic. One formulation was able to be defined that supported both good fibroblast cell attachment and cell proliferation to colonize the scaffold. Tunable biodegradation velocity of the materials could be observed, and the results additionally indicated that calcium plays a crucial role in PUR degradation. Our results suggest that the PUR materials evaluated in this study are promising candidates for next-generation wound treatment systems and support the concept of using foam scaffolds for improved in vivo tissue engineering and regeneration.     

生物活性玻璃的表面修饰及其细胞相容性

采用硅烷偶联剂对生物活性玻璃(BG)进行表面修饰以改善其与高分子的亲和性。通过溶胶凝胶法制得BG, 将氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)键连到BG表面, 采用FTIR、 TG、 激光粒度仪等对修饰前后的BG进行表征, 并通过细胞实验对材料的细胞相容性进行初步研究。结果表明, 修饰后BG的FTIR图谱上出现归属于C—H的伸缩振动吸收峰, 在DTG曲线上观察到明显的有机基团燃烧失重峰, 表明APTES接枝到生物玻璃表面; 而MC-3T3细胞增殖测定和SEM结果显示经表面修饰后的BG更有利于细胞的生长增殖。      

可降解生物活性玻璃丝贯穿骨水泥的制备和性能研究

以硼硅酸盐玻璃丝作为增强材料,对具有较高孔隙率的骨水泥进行补强,利用SEM对骨水泥的显微结构进行了观察和分析,并对骨水泥的力学强度进行了测试。结果表明硼酸盐玻璃降解有助于环境中HAP的生成,30d后玻璃丝与骨水泥界面良好键合形成统一体,并且30d中骨水泥力学强度处于稳步增长态势。     

新型可降解钙磷骨水泥多孔支架研究

采用一种特殊的方法制备了孔径、孔隙率和孔形状可控的多孔羟基磷灰石骨水泥支架. 材料的抗压强度可达4MPa, 孔隙率可达70%, 孔与孔之间互相贯通, 大孔壁富含微孔. 细胞在材料表面黏附铺展且增殖良好, 体外模拟实验显示材料的降解速度随孔隙率的增加和Ca/P比的降低而加快, 多孔支架有优良的生物降解性和生物相容性. 该材料可用于修复骨组织缺损和作为支架材料用于组织工程.     

聚乳酸/聚乙二醇/羟基磷灰石多孔骨支架的3D打印制备及其生物相容性

聚乳酸(PLA)是一种应用广泛的生物高分子材料,但在应用过程中存在韧性、亲水性、生物活性差等缺点。用聚乙二醇(PEG)和羟基磷灰石(HA)对PLA进行改性。通过熔融共混制备不同质量比的PLA/PEG/HA复合3D打印线材,并通过分析PLA/PEG/HA线材的力学性能、结晶性能、热性能、流变性能等,筛选更适合熔融沉积成型(FDM)的3D打印成型线材,进而利用3D打印制备精度高的力学性能试样及生物相容性好、细胞可增殖和分化的生物多孔支架。结果表明:PEG的添加提高了PLA的韧性,降低了PLA的熔点。HA的添加则提高PLA/PEG/HA复合材料的弹性模量和冷结晶温度,同时HA也可以改善复合材料的加工性能。SEM与荧光标记结果表明多孔支架与细胞具有良好的生物相容性。生物支架对体外细胞的成功培养,为进一步发掘生物多孔支架在动物体内、生物医学及定制化应用方面提供了潜在可能。