1 1.武汉理工大学 深圳研究院, 深圳 518000
2 2.武汉理工大学 材料复合新技术国家重点实验室, 湖北省生物材料工程研究中心, 武汉 430070
3 3.姆贝亚科技大学 医学科学与技术系, 姆贝亚, 坦桑尼亚
磷酸三钙(β-TCP)陶瓷替代材料由于其与骨矿物成分相近及良好的生物相容性和骨传导性, 近年来被广泛关注, 常以纳米颗粒、支架和微球等形式用于骨修复。本研究制备了五种不同的磷酸三钙/磷酸三镁(TMP) (TCP、25% TMP、50% TMP、75% TMP和TMP)复合微球并作了相应表征。随着复合微球中TMP含量增加, 微球释放的Mg2+和Ca2+的累积浓度增加, 且TMP可以调节复合微球的降解速率。以小鼠胚胎成骨细胞前体细胞(MC3T3-E1)和人脐静脉内皮细胞(HUVECs)为模型, 评价了该复合微球的生物相容性、成血管和成骨作用。结果表明, 与TCP、TMP和75% TMP相比, 25% TMP和50% TMP复合微球具有更好的细胞相容性, 对HUVECs有一定的促增殖作用。因此, 含25% TMP和50% TMP的复合微球对血管生成和成骨具有更积极的作用。
β-TCP TMP 骨缺损 陶瓷 微球 β-TCP TMP bone defect ceramics microsphere
1 中国科学院深圳先进技术研究院，广东 深圳 518055
2 深圳市中科海世御生物科技有限公司，广东 深圳 518055
针对硼硅酸盐生物活性玻璃(BBG)临床应用的瓶颈问题，对比不同硼硅比(样品0B、样品1.5B、样品3B)生物活性玻璃与30% (质量分数)柠檬酸混合形成的骨水泥浸提液在体外对人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)增殖活性与成骨分化的影响，及该骨水泥体内移植后对大鼠股骨缺损的修复效果。结果表明：骨水泥的降解速率随生物玻璃中B元素含量的增加而增快，同时其浸提液在体外对hBMSCs增殖活性与成骨分化的抑制效果更明显；然而，含最高浓度B的骨水泥(样品3B)在体内诱导更多新骨生成，展示出更好的骨修复性能。基于BBG在体内外生物学效应的显著性差异，本工作为硼基生物活性材料特性的优化设计及其体外有效性评价体系的构建提出了思考和建议。
硼硅酸盐生物活性玻璃 骨髓间充质干细胞 成骨分化 骨缺损 硼 borosilicate bioactive glass bone marrow mesenchymal stem cells osteogenic differentiation bone defect boron
1 1.同济大学 材料科学与工程学院, 上海 201804
2 2.上海中医药大学 康复科学学院, 康复医学研究所, 中医药智能康复教育部工程研究中心, 上海 201203
骨肉瘤是一种常见的恶性骨肿瘤, 常通过手术切除进行治疗。但术后造成的骨缺损难以自愈, 残余肿瘤细胞还会增加复发可能性。本研究开发了一种用于修复骨缺损和协同治疗骨肉瘤的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷骨水泥。首先通过溶胶-凝胶法结合固态反应制备了可作为光热剂和药物载体的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷微球(MBGC-xNd), 然后将微球与海藻酸钠(SA)溶液混合制备了可同时进行光热治疗和化学治疗的可注射骨水泥(MBGC-xNd/SA)。结果表明掺Nd3+赋予微球可控的光热性能, 负载阿霉素(DOX)的微球显示出持续的药物释放行为。此外, 载药骨水泥的药物释放量随着温度的升高而显著增加, 说明光热疗法产生的热量可促进DOX释放。体外细胞实验结果表明, MBGC-xNd/SA具有良好的促成骨活性, 并且光热-化学联合疗法对MG-63骨肉瘤细胞起到了更显著的杀伤作用, 表现出协同效应。因此，MBGC-xNd/SA作为一种新颖的多功能骨修复材料, 在骨肉瘤的术后治疗方面具有良好的应用前景。
掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷 骨水泥 骨缺损修复 光热-化学联合疗法 Nd-doped mesoporous borsilicate bioactive glass-ceramic bone cement bone defect repair photo-thermal-chemical combination therapy
1 广州医科大学基础医学院生物医学工程系, 广州 511436
2 广东省生物资源应用研究所药物非临床评价研究中心, 广州 510260
动物模型广泛应用于人类疾病的病因、发病机制、防治技术和防治药物的探索研究中, 新型人类疾病动物模型的开发将促进相关研究取得进展。本研究探索建立了一种基于斑马鱼的新型骨缺损模型, 并利用光学相干层析成像(OCT)技术, 对骨缺损模型的构建过程和修复过程进行活体评价。试验随机选取13条体型一致的成年斑马鱼作为研究对象, 其中10条鱼用于构建骨缺损模型, 剩余3条鱼作为对照。首先,对每一条正常斑马鱼的颅骨进行OCT扫描成像, 然后利用自行研制的工具在模型组斑马鱼的视顶盖区域的颅骨上打开一个直径为200 μm左右的孔, 形成骨缺损。分别在第2、5、9、11、14、21天利用OCT对每一条斑马鱼的颅骨损伤情况进行评估。恢复21 d后的斑马鱼用于病理试验, 将颅骨缺损区域的病理结果与OCT结果对照, 新生骨清晰可见。试验结果表明, OCT可以高分辨率地活体评估骨缺损恢复的过程, OCT成像结果与病理切片结果高度匹配。综上所述, 斑马鱼模型和OCT成像技术结合的策略能为骨缺损疾病的研究提供新的助力。
骨缺损 斑马鱼 光学相干层析成像 bone defect zebrafish OCT
昆明理工大学材料科学与工程学院, 昆明 650093
羟基磷灰石与人体骨骼的无机成分相似, 具有良好的生物相容性及骨传导性能, β-磷酸三钙(β-TCP)是生物降解和生物吸收型生物活性材料, 其降解 产物Ca、P 可进入活体循环系统形成新骨, 成为理想的硬组织替代材料。以碳酸钙(CaCO3)和磷酸(H3PO4)为原料, 用直接沉淀法合成双相磷酸钙陶瓷粉体, 随 后采用激光成型技术制备了聚氨酯泡沫载体, 通过泡沫浸渍法制备了多孔明胶/双相磷酸钙陶瓷支架, 并采用戊二醛交联改善支架性能。通过XRD、SEM等方法 分析复合多孔支架的成分、形貌以及结构特征, 并评价复合生物支架的降解性、孔隙率、力学性能和细胞毒性等。结果表明: 实验制备的粉体为双相磷酸钙, 成分为β-磷酸三钙(β-TCP)和羟基磷灰石(HAP), 其中, β-TCP为主相。该生物支架具有良好的孔隙结构, 包含规则的直通孔和不规则的连通孔, 直通孔孔径 在800~950 μm之间, 不规则连通孔在300~500 μm之间, 支架平均孔隙率达到83.1%; 支架平均抗压强度达到1.06 MPa, 满足于骨组织工程对支架材料的力学 要求; 该生物支架的细胞毒性为0级或1级, 无细胞毒性, 具有良好的降解性能。
明胶 双相磷酸钙 泡沫浸渍法 生物支架 骨缺损 gelatin biphasic calcium phosphate foam impregnation method biological scaffold bone defect
1 吉林大学口腔医学院VIP综合科， 吉林 长春 130021
2 吉林大学口腔医学院种植科， 吉林 长春 130021
3 海南医学院附属医院口腔科， 海南 海口 570102
建立了大鼠骨缺损模型，评价了低能量激光治疗处理后骨缺损处的组织学改变。制造大鼠单侧的股骨圆形骨缺损，根据低能量激光治疗照射方法的不同随机分为3组：多次照射组，单次照射组，对照组。其中两个照射组对应的总剂量相同。术后15 d和30 d分别处死每组动物，取材后进行HE染色，在光镜下分析炎症和骨组织的形成和质量。结果显示实验组15 d和30 d时的炎症评分明显低于对照组，骨形成评分明显高于对照组，而2个实验组并无明显区别。研究发现适宜剂量的低能量激光治疗可以减轻动物模型实验性骨缺损处的炎症并促进新骨形成。多次照射和单次照射比较并无不同。
医用光学 低能量激光治疗 骨缺损 骨形成 动物模型 中国激光
2011, 38(11): 1104004
