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1.
目的 以磷酸钙双相陶瓷为材料,采用3种成型方法制备多孔生物陶瓷支架,比较不同制备方法所获得的多孔陶瓷的孔结构,为骨组织工程提供适合的支架材料.方法 本实验用不同配比的H2O和SiO2溶胶配制浆料,以添加致孔剂法、冷冻干燥法及有机泡沫浸渍法制备陶瓷坯体,经高温烧结得到多孔双相陶瓷支架.通过扫描电镜(SEM)观察了陶瓷块的孔结构、孔径及孔的连通性.同时,检测了多孔陶瓷的气孔率及力学强度,从而评价其作为骨组织工程支架材料的可行性.结果 本研究采用的3种制备方法获得的多孔陶瓷,均具有连通的孔结构.添加致孔剂法获得陶瓷的孔径为72±30 μm,气孔率为92.3%;冷冻干燥法获得的陶瓷孔径较小(23~47 μm),气孔率为74%~87%;有机泡沫浸渍法制备出的孔径最大(164±46 μm),气孔率为90.2%.力学强度测试结果显示,有机泡沫浸渍法制备的多孔陶瓷的抗压强度最大(71±18 Kpa);添加致孔剂法其次,抗压强度为18±5 Kpa;冷冻干燥法获得的多孔陶瓷抗压强度为14~44 Kpa,抗压强度最低.结论 3种制备方法均能够制备出具有连通孔结构的高气孔率的多孔磷酸钙陶瓷,以有机泡沫浸渍法和添加致孔剂法制备的多孔陶瓷力学强度较高,更适合作为骨组织工程支架材料.  相似文献   

2.
高孔隙连通性β-磷酸三钙细胞支架的制备   总被引:1,自引:0,他引:1  
目的 改进多孔β-TCP支架的制备方法,提高支架的孔隙连通性、孔隙结构的均匀性以及支架的抗压特性.方法 利用两阶段中和反应工艺,制备β-TCP粉末原料;将粘结剂均匀涂布在致孔剂表面后与β-TCP粉末混合,添加高温液相传质介质,再次混合形成致孔剂与β-TCP粉末的均匀混合体,加压成型、煅烧制备三维多孔细胞支架;X-衍射检测原料和支架的成分,扫描电镜观察支架的孔隙结构,力学实验仪测定支架的抗压性能.结果 原料和支架化学成分均为β-TCP;支架的孔隙呈球形、分布均匀、孔隙间几乎完全连通,大孔平均孔径781.38±70.47(n=12)μm,连通孔径297.88±66.86(n=13)μm;孔隙率、吸水率和抗压强度分别为52.27±0.11(n=6)Vol%、31.82±0.13(n=6)Wt%和11.40±0.07(n=6)MPa.结论 两阶段中和反应工艺能够制备出纯的β-TCP粉末,改进的支架制备技术,可以制备出孔隙率高、强度大、孔隙大小可控、孔隙分布均匀、孔隙间几乎完全连通的β-TCP支架,具备了组织工程要求的结构特征.  相似文献   

3.
目的探索壳聚糖-同种异体骨粉复合多孔支架材料修复骨缺损以及作为骨组织工程支架材料的可行性。方法取壳聚糖与脱钙处理后的SD大鼠同种异体骨粉,按质量比1∶5比例混合后,通过冷冻干燥技术制备复合多孔支架材料,以单纯壳聚糖制备的支架作为对照。大体观察两种支架,乙醇替代法测量孔隙率,扫描电镜测量孔径。于40只SD大鼠双侧股骨内上髁制备直径为3.5 mm的孔,左侧孔内植入复合多孔支架(实验组),右侧植入单纯壳聚糖支架(对照组)。术后2、4、8、12周取材行大体观察、组织学及免疫学化学染色观察。结果经冷冻干燥制备的复合多孔支架色泽微黄,质地较脆,易折断;支架孔隙孔径以200~300μm为主,孔隙率为76.8%±1.1%,与单纯壳聚糖支架(78.4%±1.4%)比较,差异无统计学意义(t=—2.10,P=0.09)。支架植入大鼠体内后,大体及组织学观察示,随时间延长可见新生骨逐渐填充缺损区,且实验组明显多于对照组;术后4、8、12周实验组单位视野成骨面积均显著大于对照组,比较差异有统计学意义(P0.05)。免疫组织化学染色观察示,实验组各时间点均见骨保护素阳性表达,且阳性表达量均显著高于对照组,比较差异有统计学意义(P0.05)。结论壳聚糖-同种异体骨粉复合多孔支架材料具有适宜孔隙率和良好成骨活性,可有效修复大鼠骨缺损,其成骨量及成骨速度优于单纯壳聚糖支架,有望作为骨组织工程支架材料。  相似文献   

4.
PLLA细胞支架的制备方法及形态结构的研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
目的 以聚乳酸为基质材料,分别用三种不同的方法,制备了细胞支架,并比较了制备方法对支架孔结构的影响.方法 分别用溶剂浇铸/致孔剂溶出法、固-液相分离法、液-液相分离法,制得了PLLA的多孔支架,测定其孔隙率及平均孔径,并观察其微观结构.结果 溶液浇铸/致孔剂溶出法可以调节致孔剂的用量及颗粒大小,制得符合设计要求的孔隙率及孔径的细胞支架.固-液相分离法结合致孔剂的溶出,可以获得孔径大于200 μm并且提高孔与孔之间贯通的支架.液-液相分离法通过调节相分离条件,可以制得最大孔径在300 μm~400 μm的细胞支架,大大超过文献报道的只有120 μm孔径.结论 三种制备方法均可得到组织工程用的细胞支架,可以按需控制孔隙率及孔径,溶剂浇铸/致孔剂溶出法只限于制得板状支架,固-液相分离和液-液相分离则不受限制,并且孔径可以达到200 μm以上.  相似文献   

5.
目的 探讨羟基磷灰石/β-磷酸三钙/甲壳素(HAP/β-TCP/CS)多孔支架的制备及其与人体骨髓间质干细胞(MSCs)的生物相容性.方法 以羟基磷灰石粉体为基体,采用有机泡沫浸渍-发泡复合成型工艺制备出羟基磷灰石/β-磷酸三钙多孔支架,再将该多孔支架与甲壳素复合得到有机-无机复合支架,然后通过体外培养实验评价该复合支架的干细胞相容性.结果 复合甲壳素可以显著提高HAP/β-TCP支架的抗压强度,并且该支架具有三维连通网状结构,细胞在支架上粘附,生长良好.结论 该复合多孔支架具有良好的干细胞亲和性和生物相容性.  相似文献   

6.
目的 采用乳液冷冻干燥法制备用于组织修复的明胶多孔支架材料,考察主要制备参数对支架材料性能的影响,为进一步制备满足细胞培养和临床应用的支架材料提供依据.方法 采用乳液冷冻干燥法,将明胶溶液与有机醇混合制成乳液,预冻,冷冻干燥得到支架材料,考察其性能.结果 制备过程中,乳液的固含量,预冻温度对支架材料的微观结构、表观密度、含水量和孔隙率有较大影响.结论 采用乳液冷冻干燥法可以成功的制备明胶多孔支架材料,通过控制反应条件和参数可以调整支架孔隙结构和性能,从而得到满足需要的支架材料.  相似文献   

7.
目的 克服聚乳酸材料的疏水性,制备表面特性和孔隙结构均符合组织工程需要的细胞支架.方法 应用改进的溶液浇注/粒子沥滤技术,制备孔隙完全连通的三维聚乳酸细胞支架,碱液预处理支架表面,浸润明胶溶液,戊二醛蒸汽交联支架上的明胶,获得杂化改性支架;用扫描电镜等对改性后的支架进行结构与性能表征.结果 圆柱形多孔聚乳酸支架,在杂化改性后吸水率增加约2倍,由改性前的(1164.2±172.9)%上升到(2637.7±527.8)%,亲水性显著增强;杂化改性后,明胶均匀分布在支架孔隙表面,支架孔隙形态、连通性基本没有变化.结论 明胶杂化能显著提高聚乳酸细胞支架的亲水性,改性过程不影响支架的孔隙结构和形态,可以制备出亲水性好、内部结构可控、孔隙率高、孔隙连通性好的组织工程细胞支架.  相似文献   

8.
目的探讨基于增材制造和凝胶注模成型技术的多孔β-磷酸三钙(TCP)生物陶瓷支架的制备方法及其表征。方法利用计算机辅助设计(CAD)软件设计支架内部孔隙结构,通过光固化快速成型技术制造相应的树脂模具,在模具中填充生物材料,待其固化后通过热分解去除树脂模具,然后对所形成的多孔β-TCP支架的微观孔隙结构特征、力学性能以及体外细胞相容性进行检测。结果多孔β-TCP支架孔隙结构与设计结构一致,孔隙率为45.1%±1.2%,孔的尺寸为300~500μm;力学性能测试表明,支架的平均抗压强度为5.3±0.8 MPa;成骨细胞能够在支架上黏附生长,支架具有良好的生物相容性。结论基于增材制造技术和凝胶注模成型工艺的多孔生物陶瓷支架制备方法,可实现支架复杂外形与内部微结构的精确控制和一体化制造。  相似文献   

9.
目的 构建一种具有良好生物活性和机械性能的复合支架材料胶原-聚己内酯(Collagen-polycaprolactone,Col-PCL),通过体外及体内试验验证该支架材料的生物活性及成骨活性.方法 采用三维打印技术制备三维多孔PCL支架,将胶原凝胶充分填充于PCL支架的孔洞内,通过冷冻干燥、交联处理,获得胶原三维活化...  相似文献   

10.
纳米羟基磷灰石-壳聚糖骨组织工程支架的研究   总被引:17,自引:0,他引:17  
目的以一种简单、有效的方法制备多孔的纳米羟基磷灰石(nano hydroxyapatite,nano-HA)-壳聚糖(chitosan,CS)复合支架,并评价其理化性能及与细胞相容性。方法采用原位复合-冷冻干燥方法,制备多孔nano-HA-CS支架。通过扫描电镜、透射电镜、X线衍射和傅立叶红外光谱分析支架的微观形貌及材料的组成。分离初生Wistar大鼠的成骨细胞,取传代培养第3代细胞分别与nano-HA-CS支架和纯CS支架共培养2、4、6、8h,各时间点各取4个样品,测定细胞在支架上的黏附率,并通过组织化学染色、扫描电镜观察细胞形态。结果nano-HA-CS复合支架具有多孔结构,孔径为100~500μm,大多数孔径为400~500μm。具有很高的孔隙率,随CS和HA含量的增加,孔隙率明显降低,密度升高。扫描电镜和透射电镜观察显示合成的HA晶体,晶粒大小为纳米级,在支架孔壁上均匀、连续分布如“铺路石”样。X线衍射和红外光谱分析表明合成的HA是含CO32-弱结晶纳米晶体。细胞相容性实验显示,成骨细胞在支架上黏附、增殖,并分泌纤维状细胞外基质;在复合支架上的黏附率明显高于纯CS支架。结论采用原位复合与冷冻干燥法结合制备的nano-HA-CS复合支架具有良好的理化性质和细胞相容性,有望应用于组织工程骨的构建。  相似文献   

11.
Presently, commercially available porous bone substitutes are manufactured by the sacrificial template method, direct foaming method, and polymer replication method (PRM). However, current manufacturing methods provide only the simplest form of the bone scaffold and cannot easily control pore size. Recent developments in medical imaging technology, computer‐aided design, and solid freeform fabrication (SFF), have made it possible to accurately produce porous synthetic bone scaffolds to fit the defected bone shape. Porous scaffolds were fabricated by SFF and PRM for a comparison of physical and mechanical properties of scaffold. The suggested three‐dimensional model has interconnected cubic pores of 500 μm and its calculated porosity is 25%. Whereas hydroxyapatite scaffolds fabricated by SFF had connective macropores, those by PRM formed a closed pore external surface with internally interconnected pores. SFF was supposed to be a proper method for fabricating an interconnected macroporous network. Biocompatibility was confirmed by testing the cytotoxicity, hemolysis, irritation, sensitization, and implantation. In summary, the aim was to verify the safety and efficacy of the scaffolds by biomechanical and biological tests with the hope that this research could promote the feasibility of using the scaffolds as a bone substitute.  相似文献   

12.
新型脱细胞软骨基质三维多孔支架的制备   总被引:10,自引:0,他引:10  
目的 探讨脱细胞软骨基质三维多孔支架的制备方法以及将其应用于关节软骨组织工程的可行性. 方法 取天然人软骨粉碎后,采用梯度离心法取100 nm~5μm软骨微丝,脱细胞处理后制备为质量体积比为3%的悬液,采用冷冻冻干法制备脱细胞软骨基质三维多孔支架.254nm紫外线和碳化二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺对支架进行交联.冷冻冻干后,对支架材料进行组织学及扫描电镜观察,测定支架孔径和孔隙率、吸水率,并采用MTT法分析支架浸提液毒性.分离培养犬BMSCs,用TGF-β1成软骨诱导后种植至支架,倒置显微镜、电镜观察细胞在支架上的生长、分化情况. 结果 组织学观察显示,三维多孔支架中无软骨细胞碎片残留,甲苯胺蓝染色、番红O染色、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色均呈阳性.扫描电镜显示支架内孔洞相互连通,孔径为(155±34)μm,孔隙率为91.3%±2.0%,吸水率为2 451%±155%.MTT法显示不同浓度支架浸提液与对照DMEM培养液吸光度值比较,差异无统计学意义(P>0.05),支架无细胞毒性.倒置显微镜观察,细胞在支架上黏附良好;扫描电镜下细胞在支架上均匀分布,细胞呈圆形或椭圆形,并有基质分泌. 结论 制备的脱细胞软骨基质三维多孔支架去细胞彻底,保留了软骨ECM主要成分,无毒,具备合适的孔径和孔隙率,生物相容性良好,是软骨组织工程良好的支架载体.  相似文献   

13.
A novel biodegradable scaffold based on mimetic a natural bone tissue morphology with a porosity gradient structure was prepared in this paper. The result of surface morphology indicated that a graded porous structure was formed in the fabricated scaffold, where the dense layer (0%) was connected with the most porous layer (60%) by a middling porous layer (30%). To evaluate the degradability, graded porous scaffolds compared with homogeneous scaffolds were placed into a Tris-HCl buffer solution (pH = 7.4) for 28 days. It was found that both scaffolds presented the same degradation trend, and the graded porous structure did not change the original degradability of the scaffold. Moreover, the compressive strength of the graded porous scaffold was better than that of conventional homogeneous scaffold with the increase of degradation time, and the graded porous structure can enhanced the mechanical property of the scaffold. These findings suggest that this biodegradable and porosity-graded scaffold may be a new promising scaffold for loaded bone implant.  相似文献   

14.
目的 探讨采用软骨细胞外基质(CECM)与脱细胞骨基质(ACBM)为材料制作新型组织工程骨软骨双层支架的可行性,并检测其性能.方法 双层支架的骨部分以犬松质骨制备的ACBM为原料,软骨部分以人CECM为材料,采用冷冻冻干法制备CECM/ACBM双层支架并交联.测定支架孔隙率,采用四甲基偶氮唑盐(MTT)法分析支架浸提液毒性.分离培养犬骨髓基质干细胞(BMSCs),成软骨诱导后种植到支架上,倒置显微镜、电镜、Dead/Live荧光染色观察细胞在支架的生长、分化情况.结果 扫描电镜及Micro-CT观察显示支架内孔洞相互贯通呈海绵状,CECM部分孔径(155±34)μm,孔隙率为91.3%±2.0%;ACBM部分具有大然骨的孔径和空隙率,骨软骨部分结合良好.培养1~6 d不同浓度支架浸提液与对照培养液吸光度值比较羌异均无统计学意义(P>0.05).倒置显微镜、电镜检查结果表明BMSCs在支架上黏附良好,细胞基质分泌增加,Dead/Live荧光染色表明双层支架内细胞均呈绿色.结论 CECM/ACBM骨软骨双层支架具备良好的孔径和孔隙率,骨、软骨两层间结合良好,无毒,生物相容性良好,可作为支架载体用于组织工程骨软骨复合体的构建.
Abstract:
Objective To fabricate a novel bilayered scaffold constructed with cartilage extracellular matrix (CECM) and acellular bone matrix (ACBM) for osteochondral tissue engineering.Methods The bone layer of the osteochondral scaffold was prepared using canine bone cancellous bone columns, and the cartilage layer was fabricated using CECM.After CECM microfilaments were decellularized, the biphasic scaffolds were fabricated by soaking the ACBM columns into cylindrical silicon moulds with a 30 g/L CECM suspension using simple freeze-drying method.After the scaffolds were cross-linked, the porosity was measureed.MTT test was also done to assess cytotoxicity of the scaffolds.Canine bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs) were induced by chondrogenic medium and seeded into novel scaffold.Cell proliferation and differentiation were analyzed using inverted microscopy, scanning electron microscopy (SEM)and Dead/Live staining method.Results SEM and Micro-CT revealed a 3-D interconnected porous structure, with the CECM pore diameter of 155 ± 34 μm and the porosity of 91.3% ± 2.0%.Cytotoxicity testing with MTT revealed no significant difference in absorbance among different extracts, showing no cytotoxic effect of the scaffold on BMSCs.Inverted microscopy and SEM showed that the novel scaffold could provide a suitable 3-D environment to support the adhesion, proliferation and differentiation of BMSCs to chondroeytes in culture with chondrogenic medium.Confocal microscopy of cell-scaffold constructs revealed cells with green fluorescence.Conclusion Since the novel CECM/ACBM bilayered integrated osteochondral scaffold has good mircostructure, non-toxicity and good biocompatibility, it may be a suitable candidate as an alternative cell-carrier for osteochondral tissue engineering.  相似文献   

15.
[目的]探讨可控微结构EBM钛合金支架作为成骨细胞体外培养载体的可行性,并观察载体类蜂巢状孔结构在成骨细胞培养中的作用.[方法]应用直接金属快速成形技术一电子束熔化成形(electron beam melting,EBM)过程直接构建和制备可控性微结构钛合金支架.分离培养1 d龄胎兔颅骨成骨细胞,以兔颅骨源性成骨细胞复合支架作为实验组,以单独培养的兔颅骨源性成骨细胞作为对照组.将成骨细胞与支架复合培养1、7、14 d后,进行倒置相差显微镜、扫描电镜及组织切片染色观察细胞与材料复合情况,以MTT比色法及碱性磷酸酶的定量检测研究材料结构对细胞增殖、分化的影响.[结果]成骨细胞/支架复合培养7d后,大量细胞通过伸出多个伪足粘附在支架表面以及孔周围并与支架牢固结合;培养14 d后支架表面及孔隙内有大量细胞分布,细胞伸出数个突起沿着孔隙壁逐渐向孔隙内延伸、汇集.支架上的细胞增殖、分化以及转移明显增加,与对照组比较有明显统计学差异(P<0.05).[结论]EBM钛合金支架有利于细胞的贴附、生长及增殖,并对细胞的功能无不良的影响.支架类蜂巢状孔结构能够调节成骨细胞在支架内的分布.  相似文献   

16.
三种胶原-壳聚糖多孔支架组织相容性的初步研究   总被引:5,自引:0,他引:5  
目的制备3种具有良好稳定性的胶原-壳聚糖多孔支架,初步探讨其植入体内后的组织相容性。方法冻干法制备胶原-壳聚糖多孔支架,分别采用真空干热和戊二醛对其交联,制备未交联(材料1)、真空干热交联(材料2)和戊二醛交联(材料3)3种胶原-壳聚糖多孔支架,扫描电镜观察支架微观结构。将12只家兔随机分为4组(n=3),3种支架材料分别交叉埋植入12只家兔耳背部皮下,术后观察、记录全身情况及手术区变化,分别于术后3、7、14及28 d组织切片下见3种材料的稳定性和组织相容性。结果扫描电镜下见3种支架均具有三维多孔结构,孔径分别为120±10、80±15和170±20μm,孔隙率均大于90%。大体观察:实验家兔术后全身情况良好,手术区红肿轻微,切口均愈合良好。组织学观察:材料1降解吸收迅速,能引起明显的炎性反应,材料2降解较快,炎性反应不及材料1明显,材料3降解较慢,炎性反应轻微,术后组织再生较快。结论胶原-壳聚糖多孔支架具有适合组织再生的三维多孔结构,交联能提高胶原-壳聚糖多孔支架的早期稳定性和组织相容性,戊二醛交联优于真空干热交联。  相似文献   

17.
The effect of the configuration of porous cylindrical hydroxyapatite (HA) scaffold and laminin preparation of the scaffold on bone formation was estimated. HA scaffolds with a hollow center of 2 or 4 mm in diameter and those without a hollow center were used. The scaffolds were immersed in laminin solution or in culture medium. Bone marrow cells were obtained from the femora of male Fischer 344 rats. Cell suspension was prepared at 1 x 10(6) cells/mL density. The cells were seeded into HA scaffolds. Each scaffold was implanted in the dorsal subcutis of rats for 4 weeks. Bone formation in scaffolds was observed histologically. The quantity of osteocalcin was measured immunochemically. Many pores containing bone were identified in the laminin-immersed HA scaffold with a hollow center measuring 4 mm in diameter than those without and those with a hollow center measuring 2 mm in diameter. A greater quantity of osteocalcin was detected in the HA scaffold with immersion in laminin than in that without immersion in laminin. However, the results of the immunochemical assay for osteocalcin showed that a hollow center in the scaffold did not contribute to bone formation compared to scaffolds without a hollow center. It is considered that laminin may act as an adhesive for effective cell attachment to the walls of the pores in an HA scaffold.  相似文献   

18.
目的 探讨可控微结构电子束熔化成形钛合金支架作为成骨细胞载体修复兔骨缺损的可行性.方法 应用电子束熔化成形技术制备支架,将成骨细胞与支架复合培养7 d后,通过扫描电镜观察细胞与材料复合情况.将培养7 d的支架/细胞复合物及单纯支架植入兔体内.72只雄性新西兰白兔均制作骨膜-骨缺损模型后随机分为4组(n=18):A组缺损处植入细胞/支架复合物,B组缺损处植入单纯支架,C组缺损处旷置,D组缺损处置入自体骨.分别在第4、8、12周取材,行大体观察、四环素荧光标记、组织学观察以及新生骨定量分析等评价新骨形成及缺损愈合情况.结果 支架与细胞体外共培养7 d后,支架表面及内部孔隙有大量细胞黏附并与材料牢固结合.第12周,新生骨组织和血管不仅在支架周围有生长,而且沿着支架的管道结构向支架内部生长并逐渐填满支架内部,新生骨组织与支架牢固结合并形成一个相互嵌合的复合体.新生骨定量分析显示:第4周,各组间两两比较,差异均无统计学意义(P>0.05).第8周,A组分别与B、C组比较,差异均有统计学意义(P<0.05);D组分别与B、C组比较,差异均有统计学意义(P<0.05).第12周,组间两两比较,差异均有统计学意义(P<0.05).结论 可控微结构电子束熔化成形钛合金支架具有良好的生物相容性,能够促进支架内新骨生成及缺损的愈合.  相似文献   

19.
目的 利用快速成型技术制备可控结构多孔硅酸钙(rapid pfototyping-calcium silicate,RP-CS)支架,并评价其特性和体外生物学表现.方法 利用间接快速成型技术,结合固态自由成型和凝胶铸模的优点.制备町控结构RP-CS支架.与采用间法制备的多孔磷酸钙(RP-tricalcium phosphate,RP-TCP)支架相对照,将其置人体外模拟体液(simulated body fluid,SBF)、体外骨髓细胞共培养进行研究.结果 所制备RP-CS支架具有相互连通的孔道结构,平均孔隙率为71%,平均轴向压缩强度为28MPa.平均孔道直径为(555.82±29.77)μm.体外SBF浸置试验发现RP-CS支架上有羟基磷灰石的沉积,说明此支架具有体外生物活性.体外细胞共培养试验表明,兔骨髓细胞可以在此支架表面贴附并分化.MTT表明共培养7 d、14 d,细胞增殖RP-CS组均明显高于RP-TCP组(P<0.05).共培养7 d时,碱性磷酸酶活性RP-CS组明显高于RP-TCP组(P<0.05),提示CS可能具有促进骨髓细胞向成骨细胞分化的能力.结论 利用快速成型技术制备的可控结构RP-CS具有良好的生物相容性,在骨组织工程领域具有广泛应用前景.  相似文献   

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