检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2018年第20期54卷 71-80页

作者：杨立军张佳王哲闫程程陕西科技大学生物材料与仿生制造研究所

组织工程骨支架内部微孔结构对于营养液的渗入和细胞的长入有着至关重要的影响,也直接关系到支架是否能够代替缺损部位的骨骼,继续发挥其作用与功能。根据骨骼内部微孔结构的扫描电镜形貌设计三种微孔单胞模型,并利用ADINA有限元分析软... 详细信息

组织工程骨支架内部微孔结构对于营养液的渗入和细胞的长入有着至关重要的影响,也直接关系到支架是否能够代替缺损部位的骨骼,继续发挥其作用与功能。根据骨骼内部微孔结构的扫描电镜形貌设计三种微孔单胞模型,并利用ADINA有限元分析软件对组织工程骨支架微孔单胞模型内营养液的流动性能进行了数值模拟,得到不同类型微孔单胞模型内部流场的压力和速度分布,分析模型参数对营养液平均入口压力和流速的影响规律。结果表明:当营养液从微孔单胞模型的上端流入到下端流出时,最大压力均出现在入口部位且靠近单胞模型壁面处,营养液流速变化趋势是先增大后减少,且最大流速均出现在入口附近。随着连通孔径的增大,平均入口压力值减少,营养液流速值更大,且分布更均匀。对于带孔板-杆单胞和带孔板单胞而言,与连通孔径D相比,中心孔径Ds对平均入口压力和流速的影响很小。通过对比不同类型单胞模型,发现开口杆状单胞模型的平均入口压力更稳定,压力值更小,处于(0.300～0.412)Pa,且营养液流速更大,分布更均匀,且最大流速处于(0.011 8～0.013 1)m/s,更有利于营养液快速均匀渗入和细胞均匀的沉积。所取得的研究结果对组织工程骨支架内部微孔结构的优化设计、后续仿形建模的研究及快速成型制造奠定了基础。

关键词：组织工程骨支架单胞模型流动性能数值模拟

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组织工程骨支架制备及实验工艺参数对成型质量影响研究

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机床与液压 2018年第7期46卷 5-8,71页

作者：赵光元许燕周建平张旭婧徐国强新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830046 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049 新疆医科大学第一附属医院口腔修复科新疆乌鲁木齐830054

基于活塞挤压沉积成型方式制备组织工程骨支架,能够实现多种材料、速度可控、高精度的制备过程。使用材料为羟基磷灰石(HA)、聚乙烯醇(PVA)及加入适量丝素蛋白(SF),制备确定浓度聚乙烯醇材料,制备时按照HA∶SF为4∶1比例加入丝素蛋白,... 详细信息

基于活塞挤压沉积成型方式制备组织工程骨支架,能够实现多种材料、速度可控、高精度的制备过程。使用材料为羟基磷灰石(HA)、聚乙烯醇(PVA)及加入适量丝素蛋白(SF),制备确定浓度聚乙烯醇材料,制备时按照HA∶SF为4∶1比例加入丝素蛋白,提高骨支架生物相容性。分析活塞运动速度、喷嘴挤出速度及运动平台速度的相互匹配,喷嘴距离运动平台高度,羟基磷灰石(HA)、聚乙烯醇(PVA)和丝素蛋白(SF)的配比等一系列工艺参数对于骨支架成型质量的影响。通过实验验证,解决了成形过程中成型材料堆积、呈螺旋状、拉丝及断丝问题,通过合理配比,在成型过程中不会出现丝材表面裂纹及材料坍塌现象。

关键词：组织工程骨支架羟基磷灰石活塞挤压沉积成型丝素蛋白工艺参数

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组织工程骨支架微介宏观多尺度分析及制备工艺研究

组织工程骨支架微介宏观多尺度分析及制备工艺研究

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作者：赵光元新疆大学

学位级别：硕士

本文应用活塞式沉积挤出快速成型技术制备组织工程骨支架,由于材料混合种类影响骨支架力学性能,并且骨支架制备过程中工艺参数设置需要经过大量实验,为了能够完善组织工程骨支架控形控性制备,减少实验过程中材料多样性的实验量,避免制... 详细信息

本文应用活塞式沉积挤出快速成型技术制备组织工程骨支架,由于材料混合种类影响骨支架力学性能,并且骨支架制备过程中工艺参数设置需要经过大量实验,为了能够完善组织工程骨支架控形控性制备,减少实验过程中材料多样性的实验量,避免制备过程中参数设置的随机性,本文通过微介宏观多尺度模拟分析研究,模拟计算混合材料力学性能参数及流体分布状态,为骨支架制备优化提供理论基础。本文骨支架的制备主要应用生物材料羟基磷灰石、聚乙烯醇和丝素蛋白。在微介观层面,通过分子动力学模拟软件Materials Studio模拟计算聚乙烯醇/羟基磷灰石/丝素蛋白的力学性能参数,证明三者相互作用具有良好黏结性,混合材料力学性能能够满足骨组织要求,同时通过模拟分析的方式证明其他多种材料混合力学性能的可行性,从而减少实验过程中材料多样性的实验量。在宏观层面,通过FLUENT软件对单轴和同轴流道模拟分析的方式,考虑流体存在的胀大效应,模拟计算流体分布状态,分析不同温度、速度下流道内流体分布状态,通过制备参数模拟计算,实现喷头装置速度与运动平台速度的相互匹配,制备出丝材整齐、孔隙可控的骨支架。3D打印装置进行改进,喷头装置的优化,加热装置和制冷装置的添加,为保证支架成型质量,针对羟基磷灰石、聚乙烯醇和丝素蛋白三种生物材料,分析材料粘度、胀大效应、不同混合比例及制备过程中打印高度、速度、温度对于支架成型的影响,选择出最佳制备参数,高效完成骨支架制备。最后对支架进行材料性能及生物性能分析,证明支架力学性能、孔隙率满足骨骼要求,植入新西兰大白兔体内12周后,观察到生物材料骨支架的制备有效促进骨骼损伤部位的生长。

关键词：快速成型技术组织工程骨支架分子动力学模拟流体分析材料性能生物性能

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瓦楞状组织工程骨支架对种子细胞接种和成骨的影响

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中国组织工程研究 2014年第25期18卷 3953-3960页

作者：曾宪利杨春露李江徐湲王硕吴鹏王翠芳丁艳丽郑新丽沈阳医学院附属中心医院、辽宁省手外科组织工程实验室辽宁省沈阳市110024 武警辽宁省总队医院骨科辽宁省沈阳市110034 沈阳医学院科学实验中心辽宁省沈阳市110034

背景:不同形状工程骨支架负载种子细胞修复骨缺损的研究效果评价不一,而负载细胞数量的多少是影响疗效的重要因素之一,目前该方面研究证据不多。目的:自制瓦楞状组织工程骨支架和其他3种形状的支架,比较4种不同形状支架负载种子细胞的数... 详细信息

背景:不同形状工程骨支架负载种子细胞修复骨缺损的研究效果评价不一,而负载细胞数量的多少是影响疗效的重要因素之一,目前该方面研究证据不多。目的:自制瓦楞状组织工程骨支架和其他3种形状的支架,比较4种不同形状支架负载种子细胞的数量,以及瓦楞状组织工程骨支架体内成骨时凹槽的优势及特点。方法:①体外实验:将体积和样本数相同的4组支架分为单纯瓦楞状支架组、无瓦楞支架组、圆柱状支架组和带中空管柱状支架组,分别以相同密度、相同容积的成骨诱导兔骨髓间充质干细胞悬液接种于支架表面,孵育、培养、消化、收集,进行细胞计数、吸光度值检测以及碱性磷酸酶和茜素红染色。②体内实验:将兔随机分为重组人骨形态发生蛋白2/瓦楞状自固化磷酸钙人工骨组,瓦楞状自固化磷酸钙人工骨组和松质骨组,将体积相同的3组支架植入兔L_(5-6)两侧横突间,植入后4,8,12周行大体、组织学观察。结果与结论:体外实验显示,瓦楞状工程骨支架上滴注的细胞液能充分停留在表面,由于表面瓦楞状凹槽和液体的表面张力以及支架本身的无孔隙性使得细胞液不向培养皿流失,每个样本平均消化下来的正常形态的细胞数量高于其他3组(P<0.05),吸光度值差异无显著性意义(P>0.05)。体内实验显示,各时间点重组人骨形态发生蛋白2/瓦楞状自固化磷酸钙人工骨组的成骨量比瓦楞状自固化磷酸钙人工骨组明显多(P<0.05),与松质骨组之间比较差异无显著性意义(P>0.05)。结果证实,实验自制的瓦楞状工程骨支架的形状特点有利于种子细胞负载,从数量上保证了接种种子细胞的有效性,可促进支架大量成骨和段状骨缺损的愈合。

关键词：生物材料骨生物材料瓦楞状骨组织构建自固化磷酸钙人工骨重组人骨形态发生蛋白2 凹槽组织工程骨支架骨髓间充质干细胞接种静态接种法成骨兔

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3D打印PLLA/HA复合组织工程骨支架及性能表征

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燕山大学学报 2022年第2期46卷 116-122页

作者：任泽宇姜宏石永芳新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047 新疆医科大学医学工程技术学院新疆乌鲁木齐830017

为了解决羟基磷灰石(HA)骨支架降解难的问题,本研究通过在HA骨支架中加入具有良好降解性能的聚左旋乳酸(PLLA)来调节其降解速度。采用3D打印挤出成型设备制备出PLLA/HA复合多孔骨支架,探究不同PLLA质量分数下复合组织工程骨支架抗压强... 详细信息

为了解决羟基磷灰石(HA)骨支架降解难的问题,本研究通过在HA骨支架中加入具有良好降解性能的聚左旋乳酸(PLLA)来调节其降解速度。采用3D打印挤出成型设备制备出PLLA/HA复合多孔骨支架,探究不同PLLA质量分数下复合组织工程骨支架抗压强度、亲水性、降解率以及细胞毒性的变化。实验结果表明:五组不同材料配比的复合骨支架中,PLLA质量分数为50%的支架亲水性及抗压强度最好,且抗压强度大于人体松质骨最低承载要求的2.5 MPa。体外模拟降解10周后,骨支架的降解失重率随PLLA质量分数的提高而加快,降解液的pH值为7.3~7.5,呈弱碱性;体外细胞毒性实验中细胞生长良好。表明通过改变骨支架中PLLA的质量分数,能够实现对支架降解速率的调节,当骨支架中PLLA质量分数为50%时,支架降解速率最快,且机械性能和生物安全性能良好,对改性组织工程骨支架的降解性能调节研究具有借鉴意义。

关键词： 3D打印组织工程骨支架聚左旋乳酸纳米羟基磷灰石降解速率细胞毒性实验

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超声处理对组织工程骨支架性能的影响

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机械设计与制造 2020年第11期 98-101页

作者：刘阳许燕周建平张钟毓新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830046 西安交通大学机械工程学院陕西西安710049

为改善组织工程骨支架机械性能、表面孔隙形貌及内部微观颗粒结构,利用自行研制机械式挤出3D打印装置制备PVA/SF/HA复合材料组织工程骨支架,通过超声波处理以达到对组织工程骨支架的改性。探究在频率40kHz,功率为70W,处理时长为90s、280... 详细信息

为改善组织工程骨支架机械性能、表面孔隙形貌及内部微观颗粒结构,利用自行研制机械式挤出3D打印装置制备PVA/SF/HA复合材料组织工程骨支架,通过超声波处理以达到对组织工程骨支架的改性。探究在频率40kHz,功率为70W,处理时长为90s、280s、480s的三种不同情况下,通过进行SEM、XRD、FT-IR和力学实验测试来表征样品。结果表明:经超声波处理过的支架,其抗压缩和抗剪切性能均有较为明显的提高,表面孔隙形貌和微观颗粒结构也都有显著改善,并且随超声波处理时间的增加,力学性能和表面形貌的改善越明显。

关键词： 3D打印超声波处理组织工程骨支架 SEM XRD

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3D同轴打印组织工程骨支架成型工艺与实验研究

3D同轴打印组织工程骨支架成型工艺与实验研究

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作者：张旭婧新疆大学

学位级别：硕士

针对由结核杆菌侵入骨骼或关节引起的骨结核病变,为提高病灶区域的药物利用度,达到高效治疗骨结核病及快速修复骨缺损并进的双重目的,将快速成形技术(RP)、组织工程技术(TE)与生物载药相结合,构建以组织工程骨支架为基础的植入式载药缓... 详细信息

针对由结核杆菌侵入骨骼或关节引起的骨结核病变,为提高病灶区域的药物利用度,达到高效治疗骨结核病及快速修复骨缺损并进的双重目的,将快速成形技术(RP)、组织工程技术(TE)与生物载药相结合,构建以组织工程骨支架为基础的植入式载药缓释系统。为实现骨结核病药物缓释治疗兼具个性化骨缺损修复提供了全新的思路和有效的方法。本学位论文以同轴复合材料组织工程骨支架的材料选择与同轴结构构建为关键出发点,构建同轴3D打印试验平台与设计同轴喷头挤出装置,研究丝素蛋白(SF)与聚乙烯醇(PVA)的最优配比制备SF/PVA复合水凝胶,并与羟基磷灰石(HA)混合制备SF/PVA/HA复合材料作为同轴支架的内芯增韧材料,同时选用PVA/HA复合材料作为同轴支架的壳层材料。采用机械式同轴挤出快速成形技术制备同轴支架,分析同轴支架打印过程的各工艺参数,研究材料调配比例、同轴喷头比例、扫描速度、挤出速度等因素对同轴支架成形精度的影响,优化关键工艺参数值,制备多种材料复合、宏观形貌良好、孔隙结构均匀且丝材同轴度高的同轴复合材料组织工程骨支架。针对成形支架的成骨潜能、生物相容性进行了细胞毒性实验,证明了本文研究结果的可行性和有效性,并通过成形支架的体外降解实验及动物回植实验验证了支架的降解速率及成骨效能,为以组织工程骨支架为基础的植入式载药缓释系统的研究和应用提供了一定的实验依据。

关键词：机械式同轴挤出沉积成型组织工程骨支架丝素蛋白羟基磷灰石

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负载利福平GO/SF微球的组织工程骨支架制备及释药特性研究

负载利福平GO/SF微球的组织工程骨支架制备及释药特性研究

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作者：熊莹新疆大学

学位级别：硕士

骨结核疾病,是结核杆菌以血液传播为主侵入骨或者关节组织所引起的破坏性病变。临床上针对需“取骨重建”骨结核疾病的治疗,普遍采用手术清除病灶,再进行缺损骨组织的填充,最后配合在病灶放置或长期口服抗结核药物的治疗手段。常用的骨... 详细信息

骨结核疾病,是结核杆菌以血液传播为主侵入骨或者关节组织所引起的破坏性病变。临床上针对需“取骨重建”骨结核疾病的治疗,普遍采用手术清除病灶,再进行缺损骨组织的填充,最后配合在病灶放置或长期口服抗结核药物的治疗手段。常用的骨缺损填充材料,如自体骨、异体骨等,仅起支撑作用,无法诱新组织的重建;而放置抗结核药物于病灶的方法,不能保证药物长期有效的浓度,需多次手术用药,加大了病人的治疗痛苦;口服用药也难以保证到达病灶区的药物浓度满足最佳抑菌浓度,长此以往会给其他正常器官带来严重的毒副作用。为解决以上问题,本研究将性能优异的药物缓释微球与组织工程骨支架材料相结合,通过3D打印技术制备具有药物缓释性能的微球-支架复合体,使该体系在填充、修复骨缺损的同时实现抗结核药物持续、稳定的释放。本研究包含以下三部分:首先,以GO含量、药载比、有机溶剂占比等为主要因素,设置不同水平,通过单一因素试验结合混合水平正交试验,以电镜扫描、粒径表征、载药率、包封率等相关实验结果为评断依据,最终得出载药量最高组别微球的制备工艺参数,该组微球载药量为12.3%,包封率为65%,一周内的微球中的药物累计释放量在80%左右,符合药物缓释微球的药物释放的规律;其次制备不同浓度GO/PVA复合凝胶,并与纳米羟基磷灰石(nHA)进行不同比例的复合,得到不同组别的支架复合材料,利用电镜扫描、红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)及力学性能等测试结果,对不同配比支架材料的性能进行表征,最终确定n HA:0.1%GO/PVA=1g:1.5ml时,复合材料的力学性能最优且满足生物安全性要求;最后,参考抗结核药物利福平(RFP)的最低抑菌及杀菌浓度,根据前两部分得到的试验结果,通过计算确定支架所载微球、药物及支架各材料间的用量,利用3D打印技术制备负载利福平GO/SF微球的组织工程骨支架。并通过生物体外降解及药物缓释实验对支架的降解、缓释性能进行评判,为此类药物缓释体系的临床应用提供有效实验基础及支撑。

关键词：骨缺损药物缓释微球支架材料 3D打印组织工程骨支架

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新型聚乳酸构建组织工程骨支架修复兔下颌骨缺损实验研究

新型聚乳酸构建组织工程骨支架修复兔下颌骨缺损实验研究

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2004年上海市口腔医学学术年会

作者：翟敏潘可风同济大学口腔医学院同济大学口腔医学院

目的:人工制作兔下颌骨标准缺损,分别植入单纯聚乳酸-聚乙二醇共聚物(PLA-PEG聚合物)和以PLA-PEG聚合物为支架材料体外构建的组织工程化骨。观察它们各自生物相容性和体内的降解性,评价两者对下颌骨缺损的修复效果。为进一步的基础和临... 详细信息

目的:人工制作兔下颌骨标准缺损,分别植入单纯聚乳酸-聚乙二醇共聚物(PLA-PEG聚合物)和以PLA-PEG聚合物为支架材料体外构建的组织工程化骨。观察它们各自生物相容性和体内的降解性,评价两者对下颌骨缺损的修复效果。为进一步的基础和临床研究提供实验依据。方法:实验首先取3月龄新西兰白兔一只,雌性,体重2公斤,自髂骨区穿刺抽取骨髓,对骨髓基质干细胞(BMSCs)进行培养、增殖、诱导分化,使之向成骨细胞方向转化。选择3-5代的细胞,以5×106/ml的密度分别接种于用诱导型DMEM液预湿过的PLA--PEG支架材料上,联合培养七天,为PLA-PEG+BMSCs的共育培养物(组织工程化复合物)。再以18只成年雌性三月龄新西兰白兔为实验对象,分成3组(A组、B组、C组),每组6只,在每只白兔的两侧下颌骨,自下颌角前缘1mm向前制备成长15mm,自下缘向上作宽约5mm的下颌骨全层骨质缺损,A组(对照组)下颌骨缺损内不置入任何材料、B组(实验组1)置入单纯的PLA-PEG材料、C组(实验组2)置入PLA-PEG+BMSCs的共育培养物(组织工程化复合物),术后4、8、12周,各组分别处死2只白兔,对标本进行大体肉眼、X线、HE染色及电镜观察,同时应用计算机对新骨生成面积进行测定。结果:在整个的实验期间,各组手术伤口愈合良好,均未发生炎症反应。对照组:4周时,大体见骨缺损区大量的浅白色纤维交织;X线显示骨边缘清晰,大片的无阻射影像区;光镜下见缺损边缘有新生的骨小梁和血管、成纤维细胞,大部分缺损区域纤维组织排列成网状。8周时,大体见边缘有新骨形成,大部分仍为浅白色膜状纤维结缔组织;X线显示边缘有絮状密度增加影像,中央无阻射影像;光镜下显示缺损区边缘少量骨小梁形成,外周大量纤维组织排列成网状。12周时,大体见边缘有少量新骨,大部分仍为纤维交织;X线显示边缘唇样增生影像,仍有8mm左右的弧形无阻射影像区;光镜见缺损边缘见形成的编织骨,外周完全为大量的纤维组织。实验组1:4周时,大体见,材料与周缘骨组织边界清晰,两者以纤维组织结合。X线显示骨缺损区无阻射影像。光镜下见细胞增生活跃,大量毛细血管和成纤维细胞出现在材料周围,并长入材料内部;电镜见材料碎片,材料碎片比较致密,未见明显孔状结构,材料的断面高低不平,骨缺损边缘,材料和碎片的界面处有胶原纤维存在。8周时,大体见,骨缺损边缘有新生骨高于正常骨平面,中心区域少量的团块状材料膜状纤维结缔组织大量覆盖,X线显示边缘有不同程度的成骨反应,中央区无阻射影像。光镜下见材料周围大量毛细血管,近缺损缘极少量不成熟的类骨质形成,中心区未见骨形成;电镜见在材料表面和近边缘的孔洞内,均可见大量新骨形成,但在深部孔洞内为较少骨样组织,只有大量纤维成分存在。12周时,大体见,缺损边缘增厚不是很明显,材料降解无成型的材料,纤维结缔组织覆盖其上;X线显示边缘亦可见骨组织唇样增生影像。光镜下可见缺损边缘有成熟的骨组织出现,缺损中央原来的材料占据区域,细胞成分减很少,大量纤维组织。电镜下观测到材料裂解,铰链成巨孔,周围有少量细胞。实验组2,4周时,大体见,组织工程化复合物与骨床纤维连接有轻微动度,缺损区呈暗红色,质地较硬度为低;X线示骨缺损区中央密度不均匀阻射影像,光镜下见整个区域新生的骨小梁和血管和局灶性骨组织形成,成骨细胞聚集,细胞增生活跃,电镜显示材料已有明显吸收,可观测到大量的细胞成分及胶原纤维。术后8周时,大体见骨融合迹象和大量新生骨,骨床界线消失。X线显示缺损区均为云雾状密度增高区,光镜下见新生血管丰富,大量成骨细胞,材料占据区,新骨充填于孔隙内,材料被吸收并与新骨穿插生长在缺损边缘和中心区可见不成熟散在纤维网状编织骨,电镜可见材料碎片及之间可见大量的新生骨组织。12周时,大体见外形与骨床趋于一致,融为一体,形成骨连接。X线显示缺损区骨组织与宿主骨密度基本一致,骨纹理相互连续,可见网状骨小梁结构管光镜下见在未完全降解的材料中有较多的新生骨充满新生的骨组织,新骨互相相连,中央编织骨吸收、扩大,出现脂肪细胞填充的骨髓结构,外周编织骨向板层骨改建。电镜显示新骨带突起的骨细胞增多,出现哈佛氏系统,细胞胞体变小,大部分材料己被新骨替代。数据统计分析表明,实验组2在4周时新生骨面积百分比(22%)大于同时期的实验组1(10%)和对照组(9%),统计学显示两者有显著性差别(P<0.05=0.0001):在8周时,实验组2新生骨面积百分比(39%)与实验组1(19%)对照组(17%)%统计学分析有显著性差异(P<0.05=0.0001);12周时,实验组2新生骨面积百分比(54%)明显高于对照组(21%)和实验组1(24%),统计学分析有显著性差异(P<0.05=0.0001)。结论:组织工程化复合物(PLA-PEG+BMSCs复

关键词：下颌骨缺损实验组 BMSCs 骨小梁新生骨纤维组织新骨形成聚乳酸细胞成分纤维结缔组织组织工程骨支架

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羟基磷灰石基组织工程骨复层支架的构建及掺锶改性羟基磷灰石的初步研究

羟基磷灰石基组织工程骨复层支架的构建及掺锶改性羟基磷灰石的初...

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作者：岳进第四军医大学

学位级别：博士

由于自然灾害、交通意外、疾病等原因造成骨缺损的患者十分常见,这些缺损畸形严重影响患者的外形美观和机体功能,需要选择合适的骨修复材料加以治疗。骨缺损的修复是临床工作的一项重要内容。目前临床上广泛使用自体骨,异体骨和异种骨... 详细信息

由于自然灾害、交通意外、疾病等原因造成骨缺损的患者十分常见,这些缺损畸形严重影响患者的外形美观和机体功能,需要选择合适的骨修复材料加以治疗。骨缺损的修复是临床工作的一项重要内容。目前临床上广泛使用自体骨,异体骨和异种骨移植等方法修复骨缺损,然而这几种方法各有弊病,限制了它们的使用。近年来,组织工程骨因为其设计和制造的基本原则贯彻了骨缺损的仿生修复理念,成为骨缺损修复领域的研究重点之一。骨组织工程研究中的重点和难点是支架的构建,即支架基体材料的选择和支架的成型。人工合成材料具有来源不受限制,可以规模生产等优势,成为支架材料基体的重要来源。对于支架的成型工艺,目前的研究趋势是以骨缺损区的骨质结构为模板,将两种或两种以上性能互补的生物可降解材料按照一定配比进行复合,构建出具有良好的三维结构和成骨活性的骨组织工程支架。选择适合的支架基体、改良支架成型工艺等手段都有可能构建出更好的骨组织工程支架。这也是本研究的重点所在。本研究拟评价短棒状羟基磷灰石的细胞毒性,并以其为基体,先与PLGA复合构建外支架,然后再将胶原和BMP注入外支架,冷冻干燥成型内支架,构建羟基磷灰石基仿生组织工程骨双层复合支架(下文中简称HA基支架材料),并负载种子细胞检测其成骨能力,希望构建出一种结构和功能仿生、成骨性能良好的骨组织工程支架。基体材料羟基磷灰石的主要缺点是降解性能较差,掺锶后可能具有更好的成骨活性和降解性能。通过对新型梯度掺锶羟基磷灰石骨水泥进行检测与筛选,寻找成骨活性和降解性能更好的羟基磷灰石替代品。 1.短棒状纳米羟基磷灰石的细胞毒性检测目的:体外实验研究短棒状纳米羟基磷灰石(Na-HA)的细胞毒性。方法:采用MTT检测法,将不同浓度的短棒状Na-HA浸提液与L-929成纤维细胞接触1、3、5d,检测细胞增殖活性并计算细胞相对增殖率,6级毒性分类法评级,并进行形态学观察。用碱性磷酸酶(ALP)测定试剂盒检测浸提液对兔成骨细胞功能表达的影响。结果:不同时间点用不同浓度浸提液培养的细胞均正常增殖,毒性0～1级。浸提液不影响兔成骨细胞的功能表达。结论:短棒状Na-HA无细胞毒性,不影响成骨细胞的成骨活性。 2.二次成型法构建HA基支架材料目的:探讨采用二次成型的方法构建HA基支架材料的可行性,并对材料的基本性能进行测试与分析。方法:采用快速成型技术构建组织工程骨支架负型,将HA粉末与PLGA复合注入成型外支架。溶解去除负型,再加入rhBMP-2、Ⅰ型胶原溶液,冷冻干燥成型内支架。对材料进行镜下观察,并通过三点弯曲加载方法测量抗折强度和抗压强度,排水法测定孔隙率。结果:采用二次成型技术成功构建HA基支架材料,结构仿生,抗折强度为5.46±1.22 Mpa,抗压强度为1.35±0.79 Mpa,孔隙率为73.8±3.2%。结论:按照设计要求制作了HA基支架材料,性能满意。 ***基支架材料负载种子细胞的成骨活性检测目的:对比观察负载/未负载种子细胞的HA基支架材料的异位成骨性能和负载种子细胞的HA基支架材料对犬下颌骨30mm节段性缺损的修复能力。方法:自体BMSCs诱导的成骨细胞作为种子细胞,细胞悬液滴注法将支架与种子细胞复合,分别将负载/未负载种子细胞的HA基支架材料植入新西兰兔背部肌袋内,术后8周通过大体、组织学观察来研究其异位成骨能力。骨缺损修复实验中,先将HA基支架材料加工成3.0 cm×2.0 cm×1.0cm的长方体状,然后体外培养犬髂骨来源的BMSCs,经过BrdU标记及成骨诱导后,负载于HA基支架材料表面及内部,置入生物反应器旋转灌注培养,细胞膜片包裹后植入犬下颌骨30 mm长的节段性缺损。6个月后,通过影像学和组织形态学观察修复骨缺损的能力,免疫组化法检测种子细胞的归宿。结果:异位成骨实验中,8周时单纯HA基支架材料在肌袋内有少许骨质形成,负载种子细胞的HA基支架材料有较成熟的骨质形成,材料部分吸收。犬下颌骨缺损修复实验术后6个月,负载种子细胞的HA基支架材料完全修复犬下颌骨缺损,外形恢复良好,大量成熟的骨组织充满缺损区的全层,材料大部分被吸收。免疫组化染色结果显示缺损区细胞来源于自体BMSCs诱导的成骨细胞。负载种子细胞的HA基支架材料的骨缺损修复效果与自体髂骨移植效果相似。结论:HA基支架材料负载种子细胞后具有良好的异位成骨能力,该支架材料与自体BMSCs诱导的成骨细胞复合可以修复犬下颌骨30 mm节段缺损。 4.梯度掺锶羟基磷灰石骨水泥(Sr-HAC)的高温热稳定性检测和pH值稳定性观察目的:探讨水化方法合成梯度掺锶羟基磷灰石(Sr-HAC)的高温热稳定性和仿生理条件下的pH值稳定性。方法:水化方法制备梯度材料,将材料高温

关键词：羟基磷灰石组织工程骨支架异位成骨骨缺损,节段性锶生物相容性

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