不同类型骨组织工程支架材料的比较研究
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⽀架材料1、⼈⼯⾻的⽀架材料功能⼈的⾻头在⼈体中起⼀⽀撑⼈体重量,维持⼈体⼒学平衡的功能,因此,⼈⼯⾻的组织⼯程⽀架材料必须具备以下两个功能。
(1)有⼀定机械强度以⽀撑组织的⾼强度材料,以保证材料植⼊⼈体后,有⽀撑体的重量,不改变⾻骼形状。
(2)有⼀定⽣物活性可诱导细胞⽣长、分化,并可被⼈体降解吸收。
在组织⼯程出现以前的第⼀种功能的材料为⾮降解性材料,仅起到⽀撑固定的作⽤。
存在的⼀个问题是:在⾻头愈合后,必须进⾏第⼆次⼿术取出这种材料。
第⼆种功能的材料主要是给细胞提供三维⽣长空间,其本⾝具有⽣活性,可诱导细胞分化⽣长和⾎管的长⼊,以形成活的⾻组织,使其具有⼈⾻的功能和作⽤。
以上两⾯三⼑个对⾻⽀架材料要求的条件可以归结为:组织⼯程⽀架材料是具有⼀定强度并具有⽣物活性的可降解材料。
2、⼈⼯⾻⽀架材料研究进展⼈⼯⾻⽀架材料可分为两类,即⽣物降解和⾮⽣物降解型。
早期的⼈⼯⾻⽀架材料都是⾮⽣物降解型的,这类材料有:⾼聚物(碳素纤维,涤纶,特氟隆),⾦属材料(不锈钢,钴基合⾦,钛合⾦),⽣物惰性陶瓷(氧化铝,氧化锌,碳化硅),⽣物活性陶瓷(⽣物玻璃,羟基磷灰⽯,磷酸钙)等。
这些材料的特点是机械强度⾼(耐磨、耐疲功、不变形等,⽣物惰性(耐酸碱、耐⽼化、不降解)。
但存在⼆次⼿术问题,因此⼈们开始研究使⽤可⽣物降解并具有⽣物活性的材料,这类材料有纤维蛋⽩凝胶、胶原凝胶、聚乳酸、聚醇酸及其共聚体、聚乳酸和聚羟基酸类、琼脂糖、壳聚糖和透明质酸等多糖类。
⽬前研究和使⽤的⾻组织⽀架材料是降解材料或降解和⾮降解材料的结合。
编辑本段⼆、神经组织⼯程⽀架材料理想的⼈⼯神经是⼀种特定的三维结构⽀架的神经导管,可接纳再⽣轴突长⼊,对轴突起机械引导作⽤,雪旺细胞⽀架内有序地分布,分泌神经营养因⼦(NTFs)等发挥神经营养作⽤,并表达CAM、分泌ECM,⽀持引导轴突出再⽣。
以往⽤于桥接神经缺损的神经套管材料有硅胶管、聚四氟⼄烯、聚交酯、壳聚糖等。
骨组织工程多孔支架材料性质及支架制备吴景梅* 吴若峰*上海大学材料科学与工程学院高分子化学与物理系(201800)email:wujingmei@摘要: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,本文从骨架的材料要求、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工作进行了综述,并对该研究的前景进行了展望关键词:组织工程多孔支架生物降解性制备方法1. 引言组织工程是应用生命科学和工程学的原理和方法,在正确认识哺乳动物的正常和病理两种状态下组织结构与功能关系的基础上,研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科[1—3]。
组织工程学的基本方法是首先分离培养相关的细胞,然后将一定量的细胞种植到具有一定空间结构的三维支架上,再将此细胞支架复合物植入体内或在体外培养,通过细胞之间的粘附、生长繁殖分泌细胞外基质,从而形成具有一定结构和功能的组织或器官[4—6]。
近年来,随着细胞生物学、分子生物学及生物材料学研究的突飞猛进,组织工程作为一门新兴的交叉学科在其研究和应用方面也取得了很大的进展。
目前组织工程研究的领域主要有皮肤组织工程,骨、软骨组织工程,神经、肌腱组织工程等,其中骨组织工程的研究是最活跃的领域之一。
骨组织工程的研究和应用将会克服现有骨缺损修复中自体骨移植来源少、异体骨移植存在排斥反应的问题和不足,预期它将为骨缺损修复带来美好的前景。
但是骨组织工程研究中还存在许多困难,其中理想的细胞外支架材料的选择和制备是骨组织工程研究中急需解决的困难。
2. 组织工程对支架材料的要求理想的骨组织工程支架材料的要求有[7—8]:(1)良好的生物相容性:除满足生物材料的一般要求,如无毒、不致畸之外,还要有利于种子细胞的粘附、增殖,降解产物对细胞无毒害作用,不引起炎症反应,有利于细胞的生长和分化。
(2)良好的生物降解性:支架材料在完成支撑功能后应能降解,降解速率应与骨组织细胞生长速率相适应。
胶原水凝胶与基质胶作为骨组织工程支架材料表面涂层修饰效果的比较研究朱永佳;靳攀;何熠;缪志康;韦庆军【摘要】目的对比研究胶原水凝胶和基质胶作为骨组织工程支架表面涂层材料的效果.方法本实验借助原代成骨细胞,通过对碱性磷酸酶(ALP)活性、组织学染色及成骨特异性mRNA水平的分析,研究胶原水凝胶和基质胶对成骨分化的影响.结果胶原组与基质胶组细胞活力以及增殖能力均增强,并上调成骨相关基因及蛋白,包括碱性磷酸酶(ALP)、骨钙素(OCN)、骨桥蛋白(OPN)和I型胶原蛋白(COL1A1),尤其是胶原水凝胶涂层对细胞生长和成骨分化的促进作用明显大于基质胶涂层.结论胶原水凝胶涂层比基质胶涂层更有利于成骨分化,更适合作为细胞支架,推荐其作为骨组织工程支架材料的常用表面涂层材料.【期刊名称】《微创医学》【年(卷),期】2018(013)002【总页数】5页(P144-147,151)【关键词】胶原水凝胶;基质胶;成骨细胞;细胞表面支架【作者】朱永佳;靳攀;何熠;缪志康;韦庆军【作者单位】广西医科大学第一附属医院;广西生物医药协同创新中心,南宁市530021;广西生物医药协同创新中心,南宁市530021;广西生物医药协同创新中心,南宁市530021;广西生物医药协同创新中心,南宁市530021;广西医科大学第一附属医院;广西生物医药协同创新中心,南宁市530021【正文语种】中文【中图分类】R602骨缺损是骨科手术的挑战。
骨替代物,支架的作用是创造细胞微环境进而模拟体内情况,并影响着增殖、分化和凋亡等细胞过程的必要条件。
天然骨组织包括羟基磷灰石(HA)和胶原蛋白。
目前胶原材料已引起人们的广泛关注且用于骨组织工程。
I型胶原蛋白具有良好的生物相容性,可作为大分子药物缓慢释放的载体[1-2],其制作方法包括矿化[3]、热触发组装[4]、真空渗透[5]、冻干及超临界点干燥[6]。
基质胶,是一种基底膜提取物,被广泛应用于肿瘤转移的研究中[7],其表面涂层可用于提高支架的成骨活性等生物学功能[8-9],但目前针对这两种材料的比较研究尚未有报道。
《中国组织工程研究》 Chinese Journal of Tissue Engineering Research文章编号:2095-4344(2018)26-04253-06 4253·综述·www.CRTER .org张迪峰,1992年生,浙江省绍兴市人,汉族,宁波大学在读硕士。
通讯作者:余霄,博士,副主任医师,硕士生导师,宁波市第二医院,浙江省宁波市 315000中图分类号:R318 文献标识码:A稿件接受:2018-02-09Zhang Di-feng, Master candidate, Ningbo University Medical School, Ningbo 315211, Zhejiang Province, ChinaCorresponding author: Yu Xiao, M.D., Associate chief physician, Ningbo No. 2 Hospital, Ningbo 315000, Zhejiang Province, China骨组织工程支架及骨修补材料:复合型骨移植材料的前景更好张迪峰1,余 霄2,庞清江2 (1宁波大学医学院,浙江省宁波市 315211;2宁波市第二医院,浙江省宁波市 315000) DOI:10.3969/j.issn.2095-4344.0732 ORCID: 0000-0003-4219-2250(张迪峰)文章快速阅读:文题释义:骨缺损:指骨的结构完整性被破坏,是临床常见病。
典型的缺损局部临床表现,结合X 射线检查,即可明确诊断。
较小的骨缺损(通常指8 mm 以下),对于一个健康的非吸烟者来说,有可能自行愈合;但骨缺损过大,或者是在较小的骨头上的骨缺损,很难完全愈合。
这就需要手术的干预。
异体骨来源:同种异体骨来源于其他人的骨,大多数都是从尸体中获取或者募捐获得;异种异体骨大多来源于动物的骨组织。
组织工程支架材料的制备与性能研究组织工程的发展,是在人们对于疾病治疗需求的驱使下,逐渐形成的一种全新的生物制造技术。
组织工程支架材料的制备与性能研究,是为了满足组织工程的临床需求,实现生物组织的修复与再生。
作为生物材料的一大类,组织工程支架由于其特殊的化学和物理性质,已经被广泛应用于生物医学领域。
本文将介绍组织工程支架材料的制备与性能研究的相关进展。
1. 组织工程支架材料的制备1.1 生物陶瓷材料制备生物陶瓷是指一种由无机非金属元素组成的材料,具有优异的生物相容性、生物活性和生物降解性。
生物陶瓷材料的制备主要采用生物活性玻璃的法制备,如溶胶-凝胶法、共沉淀法、离子交换法、水热合成法等。
其中溶胶-凝胶法技术简单,成本低,制备得到的生物陶瓷具有高比表面积和孔隙率,有利于细胞生长和组织修复。
离子交换法制备的生物陶瓷具有更好的生物活性和矿化作用。
1.2 高分子材料制备高分子材料是一类由聚合物组成的高分子体系,与人体组织相容性良好,易于加工,具有一定的生物相容性和生物可降解性。
高分子材料的制备可以采用生物降解聚合物、合成聚合物和天然高分子等材料。
生物降解聚合物如聚乳酸(PLA)、聚丙交酯(PGA)、聚合酯等,具有较好的生物降解性和生物相容性。
合成聚合物如聚乳酸-共-羟基乙酸(PLGA)、聚乳酸-共-己内酯(PHL)等,具有更好的机械性能和更好的生物相容性。
天然高分子如海藻酸、明胶等,具有优异的生物相容性和生物降解性。
2. 组织工程支架材料的性能研究组织工程支架材料在临床应用中必须具备一定的力学性能、生物活性、生物相容性、生物可加工性等性能。
因此,对组织工程支架材料的性能进行研究十分必要。
2.1 力学性能研究力学性能是影响组织工程支架材料临床应用的重要性能之一。
组织工程支架材料的力学性能可以通过压缩试验、拉伸试验、弯曲试验等方法进行测定。
具体来说,通过测定材料的屈服强度、抗拉强度、弹性模量等指标,可以评估其承受外力的能力和承担生物负载的能力。