张聪[1]2001年在《骨诱导磷酸钙陶瓷和体内骨组织工程研究》文中提出基于世纪之交的材料科学，生物学和医学的飞速发展，当代矫形外科对骨缺损的修复已从利用医用金属、高分子和生物陶瓷等器械进行机械的固定或替换发展到利用生物医学材料诱导骨组织再生，从而充分调动人体自我康复能力，达到骨缺损的永久性修复。实现这一目标的关键是必须发展出具有仿生结构的骨替换材料或器件并赋予其诱导骨组织再生的生物功能。磷酸钙主要是羟基磷灰石是构成自然骨的无机组成，不仅具有良好的生物相容性，且能和新骨形成化学键性结合，是一类典型的生物活性材料和发展新一代骨替换材料的最佳选择。但是，传统的羟基磷灰石和磷酸叁钙等生物陶瓷不具有诱导骨组织再生的功能，为赋予其诱导骨组织再生的生物功能，发展了骨组织工程。骨组织工程通常采用两条途径：1、以材料为支架，于体外培养成骨细胞、骨细胞和细胞外基质，构成活体器件；2、以材料为控释载体，外加骨生长因子或其它骨生长生物化学信号。前者植入体内，材料中的细胞可自然分泌细胞因子、骨生长因子、酶等，从而刺激或诱导骨再生；后者可控释诱导骨生长的生物化学信号分子，诱导间充质细胞分化为骨细胞，并进一步形成新的骨组织。但是，前者涉及标准细胞系、细胞株及其传代培养，以及细胞在体内的活性保持等问题，因为体内外细胞分化、增殖和生长条件不同，一般体外条件下培养的细胞体内不一定能成活；后者涉及生长因子的免疫性及安全性等问题，同时生长因子价格昂贵，诱发新骨再生的体外骨生长因子的阈值约高于体内自身骨生长因子的100-1000倍。加之作为骨组织工程的支架材料迄今尚待优化，因此，骨组织工程是正在研究的课题。 20世纪90年代初，张兴栋教授提出通过磷酸钙陶瓷自身材料学因素控制和优化设计可赋予其诱导骨组织再生的生物功能，并与Yamasaki和Ripamonti分别证实了多孔磷酸钙陶瓷的诱导成骨作用，为发展新一代骨诱导材料奠定了基础。 本研究在大量文献回顾的基础上，首先将未加任何生长因子的双相多孔HA/TCP陶瓷块植入狗的骶棘肌中，以考查这种材料是否具有骨诱导性，结果 证实：叁种不同孔径和孔隙率的HA／ p—TCP生物活性陶均具有诱导成骨作 用：在骨内可使成骨活跃期提前。同时发现较小孔隙线度的试样，新骨容易充 满孔隙，完成修复较早：较大孔隙线度的试样，新骨长满孔隙则需较长时间， 修复时间较长。试样最终能达到的强度与孔隙率密切相关：孔隙率低，试样中 自体骨比分低，强度亦低；孔隙率高则自体骨比份高，强度亦大。但是植入骨 、内8个月时，具有适当孔隙率和孔隙直径的多孔HAt p—TCp复合陶瓷其抗 压强度才可达到自体骨水平，特别是多孔陶瓷的强度低、脆性高、成骨时间长， 其诱导成骨能力难于满足临床骨修复的时限要求。 为增强陶瓷材料的骨诱导性，改善其力学性能，根据骨组织工程体外培养 活体细胞的原理，本文进行了自体骨膜包复骨诱导TCPMA多孔陶瓷植入体 肌内植入的生物力学和成骨活性观察，并与未包裹骨膜的同样材料肌内植入和 骨内植入作对照，结果发现实验组试样的抗弯强度均随着体内存留时间的延长 而增加，其程度肌内植入组不如骨内植入组，肌内植入组中包裹自体骨膜者远 高于未包裹骨膜的试样，骨内植入组 6月时仅达正常骨抗弯强度的 1／2左右； 包裹自体骨膜和骨内植入组的X线转靶谱图和红外光谱图于6月时接近于正 常骨的谱图；组织学观察证实包裹骨膜的实验组试样的成骨速度和质量显着高 于未包裹骨膜的肌内植入试样。表明活体骨膜可为多孔生物活性陶瓷材料提 供丰富的骨组织细胞和骨生长因子，激活和提高材料的成骨活性，有利于骨诱 导和新骨形成，有可能将其植入非骨组织体内构建活体骨替换器件。 基于上述研究，本文对骨诱导双相多孔磷酸钙陶瓷进一步作了骨内植入实 验研究，探索其用于修复负重骨干缺损的可能性。 首先，将双相多孔TCP／HA陶瓷制成1．5厘米长的柱状体，将其直接植入 在狗的股骨干上手术作成的骨段缺损，并以钛接骨板螺钉固定以保持其稳定＿性，分别于术后2、4、6月将包括上下骨端的植入段取出进行抗弯强度测试和一＼X线衍射分析。结果表明，随着植入体体内存留时间的延续其抗弯强度逐渐增 ＼高，6个月可达到自然骨强度的50％左右，同时其X线谱图己与宿主骨的X 线谱图非常相近。实验结果提示，多孔HA－TCP生物活性陶瓷块的骨诱导活 性进一步优化，如果在早期辅以一定的稳定措施，则具有替代负重骨干缺损的 潜力。 为忧化双相多孔TCPMA陶瓷的骨诱导作用，本文采用非骨位置培养骨组 3 织细胞形成活体器件的组织工程方法，也称之为体内骨组织工程方法，并
姚金凤, 李晓宇, 包崇云, 范红松, 张兴栋[2]2009年在《磷酸钙陶瓷在非骨组织中构建组织工程骨研究》文中进行了进一步梳理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4,6,12,24w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24w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。
李晓宇, 姚金凤, 刘政华, 蔡剑波[3]2012年在《成骨诱导脂肪基质细胞在骨组织工程体内成骨中的作用》文中提出背景:以往研究认为,经过成骨诱导后的脂肪基质细胞通过转化为成骨细胞分泌骨基质进而修复骨缺损,然而并没有明确结论证实。目的:将经过体外成骨诱导的脂肪基质细胞复合支架材料分别植入骨缺损区和非骨区,根据是否成骨,验证经过成骨诱导后的脂肪基质细胞是否转化为成骨细胞。方法:取12月龄犬背部皮下脂肪,经胶原酶消化法获得单个核细胞,将培养的第3代细胞与双相磷酸钙陶瓷形成复合物。在犬下颌骨两侧制备长20mm、高10mm的箱状缺损,拔除术区牙齿,将细胞支架复合物植入一侧术区,空白侧留作对照;另外在犬背部皮下肌肉区植入细胞支架复合物及骨诱导性磷酸钙陶瓷材料,术后6周及12周经组织学检测骨缺损修复情况。结果与结论:脂肪基质细胞复合双相磷酸钙陶瓷在骨缺损区成骨,在肌肉区未形成新骨;骨诱导性磷酸钙陶瓷在肌肉区形成新骨。提示成骨诱导并不能将脂肪基质细胞转化为成骨细胞,其确切机制有待进一步研究。
姚金凤, 张筱薇, 周琦, 郑苍尚, 梁志刚[4]2013年在《脂肪间充质干细胞复合骨诱导性磷酸钙陶瓷支架的异位成骨》文中指出背景:生物材料的骨诱导现象已经在多种动物实验中被证实。目的:考察磷酸钙陶瓷自身固有的诱导骨生成能力在其作为骨组织工程支架时的表现。方法:取健康家犬10只,在每只的背部肌肉内分别植入骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物、非骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物、骨诱导性磷酸钙陶瓷及非骨诱导性磷酸钙陶瓷,植入后8,12周,取出植入材料及其周围组织进行Micro-CT检测和组织形态学检测,评价成骨情况。结果与结论:组织学观察结果显示,骨诱导性磷酸钙陶瓷组及骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物组均有有异位骨生成,并且骨诱导性磷酸钙陶瓷与自体脂肪间充质干细胞复合物组的成骨量显着大于骨诱导性磷酸钙陶瓷组(P<0.05);其余两组均无异位成骨。Micro-CT检测结果与组织形态学检测结果一致。结果表明骨诱导性磷酸钙陶瓷作为骨组织工程支架材料有明显的成骨优势,而脂肪间充质干细胞作为种子细胞对异位成骨有明显的促进作用。
王涛[5]2005年在《纳米双相磷酸钙瓷用于组织工程支架材料的实验研究》文中提出由肿瘤切除、创伤和先天缺陷造成的骨缺损需要大量的移植骨修复,临床上自体和同种异体骨应用最多,都存在明显的供、受区并发症。人工替代品有生物陶瓷、聚合物、合金以及其复合材料等,其中羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)和β-磷酸叁钙(β-tricalcium phosphate,β-TCP)因具有良好的生物相容性和骨引导性能而得到广泛的研究。 本课题研究了纳米双相磷酸钙陶瓷(Biphasic calcium phosphate nanocomposite,NanoBCP)的成分、物理性能和生物相容性,并探索其用于骨组织工程支架材料的可行性。 (1)采用四川大学口腔生物医学工程教育部重点实验室制备的NanoBCP支架材料,通过大体及透射电镜(Transmission electron microscopy,TEM)、扫描电镜(Scanning electron microscopy,SEM)和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)观察材料表面结构,测定材料孔隙、矿物相组成、及抗折、抗压强度。发现NanoHA的粒晶大小为50-80nm,XRD发现其成分为HA和β-TCP,扫描电镜观察到其孔径100-400um,测量含孔率为60%-80%,抗折强度为4.6Mpa,抗压强度为8.5Mpa。支架的孔隙及物理性能特点符合骨组织工程支架材料的要求。 (2)为进一步体内试验提供理论依据,本研究将NanoBCP支架进行
唐艳娟[6]2006年在《成骨诱导骨髓间充质干细胞与AW生物活性玻璃陶瓷多孔支架材料复合的体内外研究》文中研究表明引言临床上由于严重创伤、肿瘤切除、感染以及发育异常等原因而导致的骨缺损发病率较高。骨缺损是指由于外伤、感染、肿瘤切除等因素造成骨质丧失,从而在骨组织中形成间隙。较小范围的骨缺损可以由机体自身的再生得到修复,而较大间隙的骨缺损则由于成骨细胞难以越过而不能正常愈合,若不采用适当治疗则最终仅由纤维组织充填,形成骨不连。有研究表明,当长骨骨干缺损长度超过其直径的1.5～2.5倍时,机体便难以自行愈合,因而造成永久性骨不连。骨缺损的病人在骨科患者中占有很高的比例,大约有10～15%的病人需要进行骨移植治疗。如何利用现代高科技,研究用于骨缺损修复的生物材料,解除患者痛苦,是骨科临床和生物材料研究者们关注的课题。骨组织工程学是利用组织工程学原理对骨缺损进行修复或重建的一门学科。近年来,将种子细胞与支架材料复合,在体外构建生物复合材料是骨组织工程学研究的热点。理想的生物复合材料应在保证材料力学性能的同时,具有良好的生物相容性和多孔相通性,以支持细胞的生长和功能的表达,为血管、神经的生长,营养物质的输送以及代谢产物的排出提供空间,促进骨组织的生长。目前应用较广泛的种子细胞为骨髓间充质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSCs),其作为组织工程的优秀种子细胞之一,具有很强的成骨分化潜力,在诱骨环境下能够被诱导分化成为成骨细胞,促进骨修复过程,因此被广泛应用于骨组织工程领域。而支架材料多选用生物活性材料及生物复合材料。近年来,将细胞与特
姚金凤, 李晓宇, 王爱军, 梁芮, 包崇云[7]2011年在《骨诱导性磷酸钙陶瓷支架在脂肪组织中构建体内组织工程骨》文中研究说明背景:作为体内组织工程骨的构建场所,非骨组织的选择至关重要。早期研究大多选用肌肉作为异位骨移植物的构建区域,但其位置较深,可利用面积小、手术操作复杂,不利于临床推广。目的: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。方法: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。于移植后4,8,12,16周取样进行单光子计算机断层扫描及组织学检测,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。结果与结论: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,但随着构建时间的延长,两组的新生骨量差异逐渐减小。提示,应用体内骨组织工程的方法在肌肉和脂肪组织均可构建出具有生命活性的自体骨移植物。与肌肉组织比较,脂肪组织面积宽广,位置浅表,因此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。
张灏, 陈峰, 蔡筑韵, 钱齐荣[8]2015年在《磷酸钙生物陶瓷在骨及软骨组织工程中的应用》文中研究表明为修复肿瘤、创伤及病理因素引起的骨缺损,随着纳米和生物技术的发展,一系列新型的骨组织工程支架材料被制备出来。磷酸钙生物陶瓷作为一种可吸收的生物陶瓷,具有良好的骨传导性能、成骨性能及可控降解性能,在骨组织工程中日益被人们所熟知。同时,磷酸钙有较高的生物活性,对成骨细胞的黏附、增殖及分化等起着重要作用,并可以降低环境改变引起的细胞损害,是较为理想的骨替代材料。为了更好地掌握纳米生物材料的优点和指导制备新型的骨组织工程支架材料,本文对作为骨组织工程支架材料之一的磷酸钙生物陶瓷的种类、理化性质、生物活性、细胞支架的骨组织工程等进行综述,并对其研究和发展作出展望。
姚金凤, 李晓宇, 包崇云, 范红松, 张兴栋[9]2008年在《骨诱导性磷酸钙陶瓷在不同非骨组织中构建体内组织骨移植物的比较》文中进行了进一步梳理本研究旨在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。方法为选取家犬的背部肌肉组织和皮下脂肪组织为构建区,分别植入骨诱导
毛文文, 茹江英[10]2018年在《羟基磷灰石类陶瓷在骨组织工程中的研究与更广泛应用》文中指出背景:羟基磷灰石类陶瓷与正常人体骨组织中的结构和化学成分十分相近,具有良好的骨诱导骨传导活性及生物相容性,成为骨组织工程中支架的良好材料之一。目的:总结羟基磷灰石类陶瓷材料制备方式、特性及作为骨组织代替物的作用机制和临床应用新进展。方法:以"bioceramics,hydroxylapatite,calcium phosphate,tricalcium phosphate,bone tissue engineering"为检索词,应用计算机检索PubMed数据库2015至2017年发表的相关文献。结果与结论:羟基磷灰石属于六方晶系,是构成天然骨组织中无机成分的主要组成部分,其中呈六方排列的Ca~(2+)、PO_4~(3-)、OH~-易于被许多阳离子和阴离子取代基替换,从而改变羟基磷灰石的机械强度、溶解速率、生物相容性等一些列理化及生物活性。制备羟基磷灰石陶瓷材料的方法分为湿法和干法两大类,根据实际需要与不同方法的优缺点往往是多种制备方法相结合。羟基磷灰石类陶瓷具备的孔隙结构有利于营养物质和骨生长必要成分的输送,以及细胞代谢废物的排除,并且微小孔隙会引起各种内源性骨生长因子在内孔表面的高度吸附和积累,刺激间充质干细胞分化进入成骨细胞,进一步促进发挥骨诱导活性。近年来虽然生物陶瓷材料在临床上作为植入物涂层、缓释药物的载体、骨移植物代替材料等被应用,但在临床方面广泛运用还面临着许多问题与挑战。
参考文献：
[1]. 骨诱导磷酸钙陶瓷和体内骨组织工程研究[D]. 张聪. 四川大学. 2001
[2]. 磷酸钙陶瓷在非骨组织中构建组织工程骨研究[J]. 姚金凤, 李晓宇, 包崇云, 范红松, 张兴栋. 稀有金属材料与工程. 2009
[3]. 成骨诱导脂肪基质细胞在骨组织工程体内成骨中的作用[J]. 李晓宇, 姚金凤, 刘政华, 蔡剑波. 中国组织工程研究. 2012
[4]. 脂肪间充质干细胞复合骨诱导性磷酸钙陶瓷支架的异位成骨[J]. 姚金凤, 张筱薇, 周琦, 郑苍尚, 梁志刚. 中国组织工程研究. 2013
[5]. 纳米双相磷酸钙瓷用于组织工程支架材料的实验研究[D]. 王涛. 四川大学. 2005
[6]. 成骨诱导骨髓间充质干细胞与AW生物活性玻璃陶瓷多孔支架材料复合的体内外研究[D]. 唐艳娟. 四川大学. 2006
[7]. 骨诱导性磷酸钙陶瓷支架在脂肪组织中构建体内组织工程骨[J]. 姚金凤, 李晓宇, 王爱军, 梁芮, 包崇云. 中国组织工程研究与临床康复. 2011
[8]. 磷酸钙生物陶瓷在骨及软骨组织工程中的应用[J]. 张灏, 陈峰, 蔡筑韵, 钱齐荣. 中国矫形外科杂志. 2015
[9]. 骨诱导性磷酸钙陶瓷在不同非骨组织中构建体内组织骨移植物的比较[C]. 姚金凤, 李晓宇, 包崇云, 范红松, 张兴栋. 第十五届全国高技术陶瓷学术年会摘要集. 2008
[10]. 羟基磷灰石类陶瓷在骨组织工程中的研究与更广泛应用[J]. 毛文文, 茹江英. 中国组织工程研究. 2018