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介孔硅酸钙/硫酸钙骨水泥修复兔创伤性骨缺损
目的 观察新型介孔硅酸钙(m-CS)/硫酸钙骨水泥(CSC)复合骨水泥(m-CSC)修复骨缺损的效果. 方法 以CSC为对照组,以15m-CSC为实验组1、30m-CSC为实验组2,观察骨水泥的凝结时间和抗压强度.将骨水泥样品浸泡于Tris-HCl溶液中,观察其体外降解性能、细胞形态及细胞在样品表面的增殖及分化情况.将骨水泥植入9只新西兰大白兔股骨创伤性骨缺损,于术后4,8,12周取样,通过组织切片分析骨水泥的降解及成骨性能. 结果 实验组1和实验组2的固化时间分别为7.8 min和10.5 min,明显长于对照组的3.7 min(P ＜0.01),且对实验组1和2的抗压强度影响很小.实验组1和实验组2在浸泡液的失重率分别为61.8 wt％和50.3 wt％,明显低于对照组的70.4 wt％ (P ＜0.01);其中实验组2浸泡液的pH值下降缓慢(pH值从7.40下降到7.26),而对照组下降较快(pH值从7.40下降至6.86)(P＜0.01).与对照组比较,实验组1和实验组2细胞增殖和分化增强,治疗兔股骨创伤性骨缺损12周,实验组2的新生骨组织面积占55.2％,成骨量显著高于对照组的25.6％(P＜0.01). 结论 m-CSC具有优良的生物相容性、降解性和成骨性能,能促进新骨再生,有效修复创伤性骨缺损.
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新型BMSC外基质支架的制备及性状研究
目的 利用BMSC细胞外基质(extracellular matrix,ECM)制备新型可塑形生物支架材料,探讨其应用于关节软骨组织工程的可行性. 方法 取新西兰幼兔骨髓分离培养获得第2或3代BMSC,高密度培养后收集ECM,采用冷冻干燥技术制备ECM三维多孔状支架.采用组织学、免疫组织化学、扫描电镜、孔隙率、吸水率及生物力学测定等方法对材料进行物理化学性能观察.取第3代成年新西兰兔膝关节软骨细胞,以5.0 ×104个/ml分别与达尔伯克改良伊格尔培养液(Dulbecco's modified Eagle's medium,DMEM)(对照组)及体积分数50％(实验Ⅰ组)、体积分数100％(实验Ⅱ组)的材料浸提液进行培养,于培养后1,3,5,7d采用MTT法测定吸光度(A)值并分析其对细胞的毒性. 结果 制备的ECM支架呈白色、银白色、象牙色的三维多孔状.HE染色及扫描电镜示支架呈交联的多孔状结构,支架内孔洞相互连通,孔径为100 ～400 μm,孔隙率为(91.50±2.84)％,吸水率为(2 014±224)％,压缩强度为(6.8±1.5)kPa; MTT检测软骨细胞在各组均生长良好,A值随时间延长而增大,同组各时相点比较,差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 BMSC来源的ECM支架是一种新型三维多孔状支架,无须进行脱细胞处理,且安全无毒,具备合适的孔径和孔隙率,细胞相容性良好,是软骨组织工程良好的支架载体之一.
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二氧化锆梯度复合羟基磷灰石生物材料对大鼠成骨细胞体外活性的影响
目的 探讨二氧化锆(ZrO2)梯度复合羟基磷灰石(HAP)生物陶瓷材料体外对原代大鼠成骨细胞活性的影响.方法 以纯ZrO2材料为对照,测量两种材料的表面粗糙度,并用扫描电镜、X射线衍射仪对复合材料进行分析;体外将新生SD大鼠颅骨分离培养的成骨细胞直接于两种材料上培养;用对硝基酚磷酸盐法测定成骨细胞碱性磷酸酶(ALP)活性;酶联免疫(ELISA)法检测成骨细胞分泌白细胞介素(IL)-6和转化生长因子(TGF)-β的水平;RT-PCR法检测成骨细胞TGF-β的mRNA水平;扫描电镜观察成骨细胞与两种材料的体外复合情况;用复合材料的浸提液进行细胞毒性实验,计算相对增殖率(relativeproliferationrate,RGR)及毒性分级.结果 梯度复合材料的表面粗糙度明显高于对照材料(P＜0.01);梯度复合材料组成骨细胞不同时间点的ALP活性显著高于对照组;培养2～4 d,两组细胞IL-6和TGF-β的分泌水平差异也有统计学意义(P＜0.05,0.01);两组在TGF-β mRNA水平差异也有统计学意义(P＜0.01);14 d后,梯度复合材料表面的成骨细胞骨化明显.四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法检测,阴性对照组与材料组的毒性级分别为0级和Ⅰ级,差异无统计学意义(P＞0.05).结论 ZrO2梯度复合HAP生物材料明显促进体外培养的大鼠成骨细胞增殖和分化,具有较好的生物相容性.
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人工关节材料聚乙烯磨屑诱发骨溶解的机制
目的研究人工关节材料磨屑诱发骨溶解的机制. 方法超高相对分子质量聚乙烯(ultrahigh molecular weight polyethylene, UHMWPE)磨屑在体外与Ana-1小鼠巨噬细胞(macrophage,M)共同培养,测定白细胞介素 -1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的含量. 结果磨屑数量>106 pg/ml才能引起明显的生物学反应,≤ 10 μm的磨屑引起的生物学反应与对照组比较,差异有非常显著性意义(P<0.01). 结论 M释放骨溶解因子的能力与磨屑大小、数量有关,减少磨损、降低假体周围组织中的磨屑量,可预防人工关节晚期松动.
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生物材料人工胸壁重建犬胸壁骨性缺损
目的 构建生物材料人工胸壁并重建犬巨大胸壁骨性缺损,对照传统的"三明治"重建法来探讨人工胸壁重建胸壁骨性缺损的可行性和有效性.方法 (1)对猪膜性及骨性材料进行组织处理及表面改性,制备出人工胸膜及人工肋骨并构建成人工胸壁用于术中重建.(2)以中国杂种犬5只制备成胸壁巨大缺损模型(缺损>5 cm×5 cm).(3)实验组3只以生物材料人工胸壁进行修复重建,对照组2只采用传统的"三明治"法修复,随访观察两组术后3,6,12个月的重建效果及置入后的排斥反应.结果 实验组3只犬围术期及术后随访12个月均存活,未见植入后排斥反应,重建后的胸壁外形正常,修复重建区域无塌陷,胸廓活动度好,未见反常呼吸.术后3,6,12,24个月X线检查显示重建后胸廓完整性良好,无变型,人工肋骨对位好且无移位,未见胸壁反常运动.对照组2只术后随访见重建处胸壁外形尚正常,局部有轻微塌陷,无明显反常呼吸.胸部X线检查显示"三明治"中的骨水泥移植体不透X线,且随呼吸有轻度的反常运动.各组术后血常规及免疫球蛋白5项均未见异常.结论 生物材料人工胸壁重建犬胸壁骨性缺损安全、有效,无急性及慢性排斥反应发生,修复重建效果良好.
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骨钉内固定治疗非负重松质骨骨折
随着现代科学的发展,骨折内固定材料日新月异.利用高强度、生物相容性材料作为内植物,可免去患者骨折愈合后二次手术取内植物的创伤.尤其是关节内骨折及重要神经、血管处的骨折,二次手术因粘连、解剖层次不清可造成不可逆的损伤及关节功能障碍.
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无机活性元素对皮肤创面愈合的生物诱导作用
目的观察并论证无机活性元素(商品名德莫林)对上皮细胞增殖、分化的诱导作用以及对皮肤创面愈合的促进作用.方法(1)细胞实验:将正常人皮肤上皮细胞分为实验组(培养液中含20g/L德莫林)和对照组(常规培养).培养12、20 d时检测两组细胞的增殖倍数以及培养上清液中Ⅳ型胶原和表皮生长因子(EGF)的含量.(2)动物实验:在60只SD大鼠背部制作对称性的10%TBSA浅Ⅱ、深Ⅱ度烫伤创面(各30只60个).采用自身同体对照法,治疗组创面用1g/100 cm2德莫林治疗,对照组创面常规涂抹磺胺嘧啶银(SD-Ag)冷霜.观察治疗3、5、7、10、14、18,d时创面皮肤的病理学改变并计算创面愈合率.(3)临床应用:采用随机、双盲、同体对照法,选择浅Ⅱ、深Ⅱ度烧伤创面和供皮区创面各30例60个,治疗组创面用1 g/100 cm2德莫林治疗,对照组创面常规应用碘伏或SD-Ag冷霜.另对60例糖尿病足部溃疡创面应用同剂量德莫林.观察各创面的愈合情况,检测患者血、尿常规及肝、肾功能等指标有无改变.结果(1)细胞实验:培养12、20 d时,实验组细胞的增殖倍数及培养上清液中Ⅳ型胶原、EGF的含量均明显高于对照组(P＜0.01).(2)动物实验:浅Ⅱ、深Ⅱ度治疗组创面肉芽组织增生或上皮覆盖的时间均明显早于同深度对照组创面.浅Ⅱ度治疗组创面伤后7、10、14 d的愈合率以及深Ⅱ度治疗组创面伤后5、10、18 d的愈合率均明显高于同深度对照组创面(P＜0.05).(3)临床应用:浅Ⅱ、深Ⅱ度治疗组创面治疗5、10 d时的创面愈合率均明显高于同深度对照组创面(P＜0.05),其创面愈合时间以及供皮区治疗组创面愈合时间均早于各自的对照组创面(P＜0.05).60例糖尿病足患者治疗前足部溃疡面积为(39±28)cm2,治疗2周后缩小为(19±23)cm2,总有效率达62.5%.各患者治疗前后血常规及肝、肾功能等指标无明显改变.结论无机活性元素对上皮细胞的增殖、分化及创面愈合有明显的促进作用.
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聚乳酸-羟基乙酸胶原膜生物相容性的实验研究
目的评价海绵状聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)胶原膜作为真皮支架材料的生物相容性. 方法利用SD大鼠和培养的人表皮细胞、成纤维细胞,观察PLGA胶原膜在体内的降解过程和在体外的细胞毒性、溶血性以及与人体细胞的亲和性. 结果 PLGA胶原膜在体内具有适当的降解速率,9周可完全降解;置入皮下3周后可见血管化,新生组织不断长入,未见明显的炎症反应.浸泡液对培养细胞没有明显的毒性作用,不发生溶血反应.成纤维细胞和表皮细胞在PLGA胶原膜上可快速黏附、增殖. 结论 PLGA胶原膜具有良好的生物相容性和细胞亲和性,具有适当的降解速率,符合作为组织工程支架材料的要求.
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生物材料表面性能调控干细胞分化的研究进展
The differentiation of stem cells into target cells in a particular region is an important prerequisite for the organ construction and tissue engineering.The processes are multi-directionally regulated by the surface properties of biomaterials,and among them the influences of mechanical rigidity and surface morphology of biomaterials on morphological characteristics,focal adhesion assemblies,and cytoskeletal structure of cells are considered to be the most important factors in regulating the differentiation of stem cells into specific cell lineages.This review summarizes the progresses on this topic in the past few years,which may provide a reference to the design of the biomaterials in regenerative medicine and tissue engineering.
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富血小板血浆联合聚乳酸/聚己内酯对小型猪破片伤深部软组织缺损愈合的影响
目的 探讨富血小板血浆(PRP)联合聚乳酸/聚己内酯(PLA/PCL)对小型猪破片伤深部软组织缺损愈合的影响. 方法 采用抽签法选取2只雄性巴马小型猪(11～12个月龄,下同)制备PRP.取27只雄性巴马小型猪,于每只猪双侧后肢股部各制造1处高爆弹破片伤深部软组织缺损,按照随机数字表法分为对照组、材料组、PRP+材料组,每组9只.创面清创后,材料组、PRP+材料组猪用PLA/PCL填塞伤道,PRP+材料组同时向伤道内注入2 mL激活的PRP,3组猪均缝合皮肤全层封闭创口.记录各组猪手术时间,术后即刻测量伤道长度和体积.术后1、2、4周,每组各处死3只猪,取两侧股部伤道组织及材料组、PRP+材料组猪PLA/PCL,行伤道大体观察和材料降解情况观察.术后2、4周,取各组猪伤道组织,苏木精-伊红染色观察组织形态学变化,免疫组织化学法检测伤道组织转化生长因子β(TGF-β)、血管内皮生长因子(VEGF)蛋白表达和血管生成.取术后1、2、4周伤道组织,实时荧光定量反转录PCR法检测伤道组织TGF-β、VEGF mRNA表达.对数据行析因设计方差分析、单因素方差分析及LSD-t检验. 结果 (1)3组猪伤道长度及体积比较,差异无统计学意义(F=0.336、0.282,P＞0.05).对照组猪手术时间[(30.9±2.1)min]明显短于材料组[(39.7±2.2)min]和PRP+材料组[(40.0±2.6)min,t=-11.45、-11.88,P＜0.01].(2)对照组、材料组及PRP+材料组猪伤道感染数分别为10、7、5个.对照组猪术后1、2、4周伤道组织均发生感染材料组及PRP+材料组猪伤道组织均未发生感染,术后1周材料与组织易分离;术后2周部分材料与组织融合,部分材料有降解趋势;术后4周材料与组织完全融合.(3)对照组猪伤道组织术后2周有红细胞及炎性细胞浸润,术后4周仍可见坏死组织及炎性细胞浸润.材料组及PRP+材料组猪伤道组织术后2周有大量红细胞及炎性细胞浸润;术后4周,与材料组比较,PRP+材料组猪伤道组织无炎性细胞浸润.(4)术后2、4周,PRP+材料组猪伤道组织成纤维细胞(Fb)、多核巨噬细胞TGF-β蛋白表达和Fb、血管内皮细胞VEGF蛋白表达及血管形成明显多于对照组和材料组.(5)术后4周,材料组猪伤道组织TGF-β mRNA表达水平明显高于对照组(t=-3.93,P＜0.01).与对照组及材料组比较,PRP+材料组猪术后1、2、4周伤道组织TGF-β mRNA表达水平均明显升高(t=9.23、13.81、11.73,-7.51、-12.04、-7.80,P＜0.01).术后4周,材料组猪伤道组织VEGF mRNA表达水平明显高于对照组(t=-3.94,P＜0.01).与对照组及材料组比较,PRP+材料组猪术后1、2、4周伤道组织的VEGFmRNA表达水平均明显升高(t=12.33、3.95、7.97,-11.36、-2.97、-4.04,P＜0.01). 结论 PRP联合PLA/PCL可为新生组织长入提供物理支架,同时能促进创面局部TGF-β、VEGF的mRNA和蛋白表达,从而促进小型猪破片伤深部软组织缺损愈合.
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两种止血材料用于鼻内镜下泪囊鼻腔吻合术效果比较
目的 比较高分子止血膨胀材料膨胀海绵和主要成分为透明质酸的生物材料用于鼻内镜下泪囊鼻腔吻合术的效果.方法 将69例(73眼)慢性泪囊炎病人随机分为两组,均在气管内插管全麻下或神经阻滞麻醉下进行鼻内镜下鼻腔泪囊吻合术,A组(35例)术后采用高分子止血膨胀材料膨胀海绵止血;B组(34例)采用主要成分为透明质酸的生物材料止血.观察两组止血效果、填塞期舒适度和治愈率及吻合口黏膜上皮化情况.结果 两组止血效果比较差异无统计学意义(P＞0.05);B组填塞期舒适度、治愈率及吻合口黏膜上皮化情况均优于A组,差异有显著性(x2 =5.533、7.490,t=8.270,P＜0.05).结论 鼻内镜下泪囊鼻腔吻合术中应用透明质酸生物材料止血,可显著促进吻合口周围创面愈合及黏膜上皮化,从而提高吻合口开放率.
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自组装多肽纳米凝胶支架与小胶质细胞生物相容性
目的 体外研究自组装多肽纳米凝胶支架与新生大鼠小胶质细胞的生物相容性.方法 将提取的小胶质细胞与合成的多肽纳米凝胶支架复合培养(实验组),对照组单独培养小胶质细胞,两组培养条件均相同.采用Calcein-AM/PI染色和CCK-8法检测自组装多肽纳米凝胶支架的细胞毒性以及其对小胶质细胞增殖和黏附的影响.结果 Calcein-AM/PI染色示,两组中各时间点活细胞数和总细胞数比值的平均值比较,差异无显著性(P＞0.05);CCK-8法检测结果显示,实验第2～7天,实验组细胞的平均吸光度值明显高于对照组(t=-10.24～5.06,P＜0.05).自组装多肽纳米凝胶支架与多聚赖氨酸相比,能够促进小胶质细胞的黏附(t=-14.29～11.86,P＜0.05).结论 多肽纳米凝胶支架对小胶质细胞无细胞毒性,其具有良好的生物相容性,且能促进小胶质细胞的增殖与黏附,可以作为培养小胶质细胞的载体.
