纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合组织工程支架的细胞毒性和生物相容性

背景:天津大学材料学院利用仿生学方法制备的纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合支架材料,具有与天然骨相似的结构和性能。目的:研究纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合组织工程支架的细胞毒性和生物相容性。方法:1急性全身性毒性实验:将纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料浸提液与生理盐水分别注射至昆明小鼠腹腔,注射24,48,72 h记录小鼠体质量。2致敏实验:在日本大耳白兔背部皮下分别注射纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料浸提液与生理盐水,72 h内观察注射部位水肿及红斑情况,间隔14 d后再次行激发实验。3热源实验:在日本大耳白兔耳缘静脉注射纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料浸提液,注射后检测体温变化。4溶血实验:在稀释的兔抗凝血中分别加入纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料浸提液、生理盐水与蒸馏水。5将第3代兔骨髓间充质干细胞与纳米羟基磷灰石/细菌纤维素材料共培养,观察材料表面细胞增殖、生长及黏附状态。结果与结论:纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合支架材料无急性全身毒性、无致敏性、无热源反应、无溶血反应,该支架材料具有三维网络结构,骨髓间充质干细胞在材料表面生长、增殖及黏附良好,表明纳米羟基磷灰石/细菌纤维素复合支架材料具有良好的生物相容性与细胞相容性。     

复合水凝胶人工角膜裙边支架材料的生物相容性评价

背景：β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶具有高含水量、良好柔软性优点,有利于成纤细胞生长及胶原沉积,适用于做人工角膜裙边支架材料。 目的：评价β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜裙边支架材料的生物相容性。 方法：①迟发型超敏反应：在豚鼠脊柱两侧皮内由头到尾分别注射A液(完全弗氏佐剂与生理盐水等体积混合液)、B液(β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶浸提液或生理盐水或2-巯基苯并噻唑)、C液(A液与B液等体积混合稳定性乳化剂),并进行局部诱导及激发。②急性全身性毒性实验：由昆明小鼠尾静脉分别注射生理盐水与β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶浸提液。③体外细胞毒性实验：分别以β-磷酸三 钙/聚乙烯醇复合水凝胶浸提液、细胞培养液及含苯酚的细胞培养液培养MRC-5细胞。④皮内反应：在兔脊柱皮内分别注射β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶生理盐水(或芝麻油)浸提液、生理盐水及芝麻油。 结果与结论：β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜裙边支架材料的迟发型超敏反应分级为0-1级,急性全身毒性实验结果为正常无症状,体外细胞毒性均为0级或1级,皮内反应为极轻微。表明β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜裙边支架材料生物相容性指标达到生物植入医用材料的要求。     

纳米羟基磷灰石/硫酸钙复合人工骨的生物安全性研究

目的研制纳米羟基磷灰石/半水硫酸钙(n-HA/CSH)复合型人工骨,并对其进行体内、外生物安全性测试。方法对n-HA/CSH人工骨进行急性全身毒性试验、皮内刺激试验、致敏试验、MTT细胞毒性试验和遗传毒性实验(Ames试验)并与对照组比较。结果人工骨浸取液静脉及腹腔注射后不引起小鼠呼吸、进食改变或死亡,体重稳定。家兔皮内注射72小时后仅出现红斑或微弱水肿,豚鼠皮内注射后未出现过敏反应。MTT细胞毒性试验显示含HA10%、20%、40%人工骨及纯n-HA、CSH的细胞增殖率均在77%以上,细胞毒性均为0～1级,Ames试验表明含HA40%人工骨的不同浓度生理盐水浸取液引起鼠伤寒沙门氏菌回复突变数均不超过阴性对照组的2倍。结论n-HA/CSH复合材料不引起全身毒性反应、皮内刺激反应和急性过敏反应。且无MTT细胞毒性,细胞相容性良好。同时,复合材料的生理盐水浸取液不引起鼠伤寒沙门氏菌回复突变数增加。     

数字化珊瑚羟基磷灰石人工骨的致敏实验

背景：前期实验成功制备了数字化珊瑚羟基磷灰石人工骨支架材料,并已通过实验证实其具有骨组织工程支架材料必需的理化性能。 目的：评价数字化珊瑚羟基磷灰石人工骨的致敏性。 方法：将32只白化豚鼠随机分为4组,每组8只：实验组分别采用质量比为3∶1或4∶1原料制备的数字化珊瑚羟基磷灰石人工骨支架浸提液,阳性对照组采用体积分数为5%甲醛溶液,阴性对照组采用生理盐水。根据《GB-T 16886.10-2005 医疗器械生物学评价第10部分刺激与迟发型超敏反应试验》最大剂量致敏试验步骤进行皮内诱导、局部诱导和激发。激发阶段去除贴附物后24,48 h豚鼠皮肤反应按Magnusson和Kligman等级进行分级。激发阶段去除贴附物后48 h后对皮肤进行活检,行苏木精-伊红染色和光镜下观察。 结果与结论：阴性对照组和质量比为3∶1或4∶1原料制备的数字化珊瑚羟基磷灰石人工骨支架浸提液组激发阶段去除贴附物后24,48 h皮肤无致敏反应,而阳性对照组在这任一时间点均有中度以上红斑。活检皮肤光镜下实验组未见皮肤水肿,皮肤棘细胞层水肿,血管周围、弥漫的真皮和表皮单核细胞浸润,见散在少量的嗜碱性细胞。说明质量比为3∶1或4∶1原料制备的数字化珊瑚羟基磷灰石人工骨支架在致敏方面具有生物安全性。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

聚乳酸/纳米羟基磷灰石复合微球的生物安全性评价

背景：纳米材料以及包含纳米相的医疗器械,因为纳米材料具有尺寸小、比表面积大等独特特性,可能会引发特殊的生物效应,其生物安全性成为人们关注的重点。目的：评价聚乳酸/纳米羟基磷灰石复合微球的生物安全性。方法：采用乳液溶剂挥发法制备聚乳酸/纳米羟基磷灰石复合微球。(1)细胞毒性实验：将聚乳酸/纳米羟基磷灰石复合微球浸提液与小鼠成纤维细胞共培养,同时设置空白对照(完全培养基)、阴性对照(高密度聚乙烯树脂浸提液)与阳性对照(二乙基二硫代氨基甲酸锌浸提液),采用MTT法评价细胞毒性;(2)致敏反应：将复合微球分别进行极性浸提和非极性浸提,进行豚鼠皮内诱导和激发实验,记录结果;(3)皮内反应：将复合微球进行极性浸提和非极性浸提,兔皮内注射后即刻及24,48,72 h,观察各注射部位状况;(4)全身急性毒反应：将复合微球分别进行极性浸提和非极性浸提,通过静脉和腹腔注射到KM小鼠体内,观察小鼠体质量变化;(5)热源反应：将复合微球进行极性浸提,通过耳缘静脉注射至兔体内,记录体温变化;(6)骨植入实验：将圆柱状的复合微球与高密度聚乙烯棒分别植入兔胫骨缺损部位,进行大体观察和局部组织病理学观察。结果与结论：...     

羟基磷灰石涂层钛合金材料生物相容性研究初探

目的探讨一种新型的代骨材料--羟基磷灰石涂层的钛合金材料的生物相容性。方法制备羟基磷灰石涂层钛合金材料浸提液后,采用细胞毒性实验以观察实验样品浸提液对L929小鼠成纤维细胞的毒性反应;通过对小鼠尾静脉及腹腔注射试验样品浸提液后,观察其对小鼠的急性全身毒性反应;Ames实验及迟发型超敏反应实验对其遗传毒性及致敏性进行安全性评价。结果羟基磷灰石涂层钛合金材料浸提液对L929小鼠成纤维细胞的相对增殖率(RGR)为96.9%,细胞毒性反应为1级,无细胞毒性反应;对小鼠亦无明显的急性全身毒性作用,实验样品组与阴性对照组动物体质量差异无统计学意义(P0.05);遗传毒性Ames实验表明,在活化与非活化条件下,该材料浸提液对鼠伤寒沙门氏菌株的回变菌落数与对照组比均未增加2倍,对该菌株无诱变性;迟发型超敏反应实验显示,该材料浸提液无潜在的皮肤接触致敏性。结论羟基磷灰石涂层的钛合金材料具有良好的生物相容性。     

钛酸钡压电陶瓷涂层的生物相容性评价

背景：课题组利用等离子喷涂技术在羟基磷灰石表面喷涂钛酸钡制备了压电陶瓷涂层,但其生物相容性尚不清楚。 目的：检测钛酸钡压电陶瓷涂层的生物相容性。 方法：①溶血实验：在兔抗凝血中分别加入受试样品浸提液、生理盐水与蒸馏水,检测溶血率。②短期全身毒性实验：对Wistar大鼠分别灌胃给予受试样品浸提液与生理盐水,观察动物体质量变化。③热源实验：自新西兰兔耳缘静脉分别注射受试样品浸提液与生理盐水,观察动物体温变化。④致敏实验：将豚鼠随机分为2组,实验组以材料浸提液与完全弗氏佐剂为供试液,对照组以生理盐水溶液与完全弗氏佐剂为供试液。按照GBT16886.10-2005医疗器械生物学评价第10 部分：刺激与迟发型超敏反应试验规定,用最大剂量法进行致敏实验。 结果与结论：受试材料钛酸钡压电陶瓷涂层无溶血作用、无毒性、不致热、无致敏作用,结果表明钛酸钡压电陶瓷涂层具有良好的生物相容性。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料;骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性;组织工程全文链接：     

脱细胞软骨生物支架材料的生物学特性

目的 探讨脱细胞软骨生物支架材料（ACM）在细胞毒性、溶血试验、急性全身毒性等方面的生物学特性：方法①ACM的制备：猪膝关节软骨冻干加工为粉末，胰酶消化，曲拉通洗脱，蒸馏水洗净冻干，紫外线照射（UVI）后成型；③细胞毒性测定：材料浸提液培养细胞进行细胞形态人体观察，MTT法观察细胞活性；③急性全身毒性反应：材料浸提液注射入SD大鼠腹腔观察材料对动物表现及体重变化的影响；④溶血试验：材料浸提液与稀释动物鲜血混合观察红细胞溶解情况，492nm下检测OD值计算相对溶血率；结果 ①细胞毒性试验：24h、48h、72h各时间段内三组细胞OD值两两比较（P〉0．05），无显著差异，ACM细胞毒性为0级；②动物急性毒性实验：Ⅰ生物材料处理组和Ⅱ生理盐水处理组对动物体重影响没有差异（P〉0．05），Ⅰ生物材料处珊组和Ⅲ苯酚处理组对动物体重有显著差异（P〈0．05）；③溶血试验：材料相对溶血率为2.92％，低于5％的标准，尢明显溶血现象；结论ACM存细胞毒性、溶血实验、动物急性毒件反应方面符合软骨组织工程中对于支架材料的要求，提示支架材料何良好的牛物相容性和安全性。     

猪来源关节软骨脱细胞支架的生物安全性研究

目的评价猪来源关节软骨脱细胞支架的生物安全性。方法取猪四肢关节软骨,分别制备脱细胞和未脱细胞软骨支架。在人软骨细胞中分别加入浓度为100%、50%、25%的脱细胞软骨支架浸提液[无血清DMEM培养液与支架表面积按1ml:(3～6)cm2比例混合,37℃静置72h],计算相对增殖率,判定其体外细胞毒性。0.9%NaCl与支架表面积按1ml:(3～6)cm2比例混合,37℃静置72h制备脱细胞软骨支架浸提液,分别用于全身急性毒性实验(小白鼠)、溶血实验、热原检测实验、皮内刺激实验(大白兔),分别观察其体内毒性、溶血程度、热原和刺激情况。在大白兔体内分别埋植脱细胞软骨支架与未脱细胞软骨支架,观察炎症反应和细胞免疫情况。结果猪脱细胞软骨支架浸提液对细胞生长无抑制作用,无细胞毒性。注射支架浸提液后小白鼠一般情况良好,无全身急性毒性反应。支架浸提液溶血程度为1.3%,无溶血作用。支架浸提液无热原存在且原发刺激指数为0分,皮内刺激实验阴性。脱细胞软骨支架与未脱细胞软骨支架相比免疫原性小,无炎症反应和淋巴细胞浸润。结论猪来源关节软骨脱细胞支架具有良好的生物相容性,将有可能成为理想的天然生物材料,具有良好的应用前景。     

纳米碳管处理磷酸钙骨水泥的生物相容性及其强度和韧性

背景:由于骨缺损和骨质疏松等治疗需要大量的骨修复材料。但常用的骨修复材料之——磷酸钙骨水泥存在脆性大等缺陷,所以临床工作者一直期盼研制一种生物相容性和生物力学更好的骨科修复材料。目的:观察以纳米碳管处理的磷酸钙骨水泥材料的生物相容性和体外生物力学性能。方法:根据国际标准化组织颁布的ISO10993系列,对新型骨水泥材料进行体外溶血试验、细胞毒性试验、急性毒性试验、皮肤过敏性试验;取6具老年尸体胸腰段脊柱标本(T12～L4)进行体外生物力学性能测试,建立压缩性骨折模型后采用球囊扩张后凸椎体成形术恢复高度,分别注射填充纳米碳管处理的磷酸钙骨水泥和普通磷酸钙骨水泥,再进行前屈压缩,测量极限载荷、抗压强度、刚度。结果与结论:①新型材料浸提原液对健康人血红细胞溶血率为1.81%,无溶血现象。材料浸提液对L929细胞毒性分级为0级,无细胞毒性。材料浸提原液未引起小鼠急性毒性反应、小鼠遗传毒性及豚鼠过敏反应。②填充纳米碳管处理的磷酸钙骨水泥组成形后的极限载荷、抗压强度、刚度均高于普通磷酸钙骨水泥组(P0.05)。结果表明以纳米碳管处理的磷酸钙骨水泥材料生物相容性符合国际规定的体内植入物的生物学评价标准,其强度和韧性较普通骨水泥有较大的提高。     

氟转化涂层镁合金材料与诱导后人骨髓间充质干细胞的相容性*

背景：氟转化涂层的AZ31B镁合金和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金是中科院金属研究所新研制的镁合金,是否具有良好的生物相容性尚不确切。 目的：以诱导的人骨髓间充质细胞作为检测细胞,评价氟转化涂层的AZ31B镁合金和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金材料的细胞相容性。 方法：实验分为镁合金AZ31B组,氟转化涂层的AZ31B镁合金组和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金组。以诱导的人骨髓间充质细胞作为检测细胞,分别取3种材料浸提液进行体外细胞相容性实验。 结果与结论：氟转化涂层的AZ31B镁合金和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金材料细胞毒性分级均为1级,镁合金AZ31B材料细胞毒性分级为2级。提示氟转化涂层的AZ31B镁合金和β-磷酸三钙涂层的AZ31B镁合金材料生物相容性优于未经处理镁合金AZ31B材料。     

人工气管组分材料的生物相容性动物实验

目的 对制作人工气管的相关组分材料进行生物相容性评价.方法 皮肤致敏实验:雄性豚鼠分5组(n=8),纳米碳纤维组、胶原蛋白-羟基磷灰石组、混合材料组、阳性对照组(甲醛)和阴性对照组(生理盐水),观察各组的材料浸渍液是否引起豚鼠皮肤过敏反应.热原实验:新西兰兔分4组(n=3),纳米碳纤维组、胶原蛋白-羟基磷灰石组、混合材料组和阴性对照组(生理盐水),观察各组的材料浸渍液是否含有热原物质.以及通过溶血实验观察各组的材料浸渍液对兔血细胞溶血率的影响.结果 本实验涉及的生物材料致敏率均为0,与阴性对照组的皮肤致敏反应差异均无统计学意义(P>0.05).各材料组动物注射材料浸渍液后体温升高分别为(0.3±0.2)、(0.2±0.1)、(0.3±0.2)℃,均在0.6℃以下,且升高总数均在1.4℃以下.各组浸渍液溶血率分别为(0.130 1±0.000 4)%、(0.200 4±0.000 4)%、(0.150 2±0.000 4)%,均<5%.结论 人工气管的组分材料均符合生物相容性评价实验的安全标准,可为建立进一步动物实验模型提供相关依据.     

新型可注射可降解磷酸钙骨水泥的生物相容性

背景：体外实验已证实新型磷酸钙骨水泥有良好的可注射性、力学性能、抗溃散性及体外降解性能。 目的：验证新型可注射、可降解磷酸钙骨水泥的生物相容性。 方法：①急性毒性实验：分别向昆明小鼠尾静脉可注射新型磷酸钙骨水泥浸提液与生理盐水。②热源实验：在新西兰兔耳缘静脉注射新型磷酸钙骨水泥浸提液。③溶血实验：在兔抗凝血分别加入新型磷酸钙骨水泥浸提液、生理盐水及双蒸水。④迟发型超敏反应实验：在豚鼠肩胛骨内侧部位分别注射可注射新型磷酸钙骨水泥浸提液与生理盐水,并进行敷贴激发实验。⑤体外细胞毒性实验：在L929系小鼠成纤维细胞株培养液中分别加入可注射新型磷酸钙骨水泥浸提液、聚乙烯浸提液及苯酚溶液。⑥微核实验：分别在昆明小鼠腹腔注射可注射新型磷酸钙骨水泥浸提液、生理盐水与环磷酰胺。⑦肌肉植入实验：将新型磷酸钙骨水泥植入新西兰兔脊柱两侧肌肉内。 结果与结论：新型可注射磷酸钙骨水泥无毒,无刺激性及致敏性,无热源反应,具有良好的血液相容性,植入动物肌肉后为非组织刺激物,具有良好的生物相容性,因而具有较好的生物安全性。     

β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架复合骨髓基质细胞修复节段性骨缺损

背景：组织工程β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架材料具有良好的生物相容性。 目的：评估骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合体修复兔桡骨大段骨缺损成骨的效果。 方法：取新西兰大白兔40只,建立桡骨双侧大段骨缺损模型,其中35只右侧植入自体骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合物作为实验组,左侧植入β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸支架材料作为对照组;另5只作为空白对照不作任何处理。植入后4,8,12,16周拍摄X射线片观察骨缺损修复情况。 结果与结论：实验组术后2周可见缺损处有散在的、少量模糊状骨痂生成,术后4周可见明显骨生成影像,成云雾状,均匀分布在骨缺损区,术后8周整个缺损区均可见骨痂生成,成骨现象更加明显,部分髓腔已通,术后12~16周,缺损区已完全被新生骨组织充填,骨髓腔已完全再通,修复区较正常桡骨细,骨缺损修复效果明显优于对照组与空白对照组(P < 0.01)。说明自体骨髓基质细胞与β-磷酸三钙/聚磷酸钙纤维/聚左旋乳酸复合移植可较完全修复大节段骨缺损。     

人脐血间充质干细胞与β-磷酸三钙的生物相容性

背景：体内实验显示,β-磷酸三钙多孔陶瓷是较为理想的骨组织工程支架材料,但由于体内植入实验受多种因素的影响,不能很好反映细胞的生长、增殖和表型变化。 目的：观察体外人脐血间充质干细胞与β-磷酸三钙多孔陶瓷的生物相容性。 方法：将培养的第6代人脐血间充质干细胞悬液滴注入β-磷酸三钙内部进行复合,然后将干细胞-支架材料复合物置入含体积分数为10%胎牛血清的α-MEM培养体系中培养,于培养第4,8,12天电镜下观察人脐血间充质干细胞在材料表面及内部生长情况,采用MTT测试法绘制细胞生长曲线,并进行DNA含量、蛋白质含量测定。 结果与结论：人脐血间充质干细胞与β-磷酸三钙体外复合后能够在β-磷酸三钙支架材料表面及内部的孔隙内贴附,且生长良好,其DNA复制和蛋白合成功能不受β-磷酸三钙的影响。说明人脐血间充质干细胞和β-磷酸三钙支架材料生物相容性良好,二者可作为种子细胞和支架材料用于组织工程化骨与软骨的构建。     

可降解聚氨酯构建组织工程前交叉韧带支架材料的可行性

背景：前交叉韧带是膝关节常见损伤部位,组织工程前交叉韧带研究在过去的10年内取得了长足的进展,但人们尚未找到理想的支架材料。 目的：探讨使用可降解聚氨酯材料构建组织工程交叉韧带支架的可行性。 方法：将可降解聚氨酯纤维丝编织的聚氨酯材料于含胎牛血清的DMEM培养基制备浸提液,分别以体积分数100%,50%,25%,12.5%的浸提液培养NIH3T3细胞,CCK-8实验检测聚氨酯材料浸提液的细胞毒性;然后将体外分离培养的兔前交叉韧带细胞和NIH3T3细胞分别种植在支架材料上进行立体培养,观察细胞在支架材料上的生长情况;使用电子拉力机测试支架材料的力学性能并分析。 结果与结论：构建组织工程交叉韧带支架的可降解聚氨酯材料没有细胞毒性;前交叉韧带和NIH3T3细胞贴附于该材料生长,生长状态良好;支架材料的杨氏模量,极限抗张强度和断裂伸长率分别为(41.2±2.1) MPa,(51.0±1.5) MPa和(600±60)%。提示聚氨酯支架材料具有良好的生物相容性和生物安全性。     

纳米级多孔负载人骨形成蛋白2基因修饰支架对前成骨细胞株分化的影响

BACKGROUND: Bone tissue transplantation or osteogenic material filling is after used for bone defect repair. To remove autologous bone tissues can lead to additional damage and secondary deformity, therefore, it is extremely urgent to search for a new osteogenic material. OBJECTIVE: To construct the porous β-tricalcium phosphate (β-TCP)/collagen scaffold modified with human bone morphogenetic protein 2 (hBMP2) gene, and to observe its effects on differentiation of MC3T3-E1 cell lines. METHODS: The porous β-TCP/collagen scaffold modified with hBMP2 gene was prepared. Then in vitro culture system of MC3T3-E1 cell lines with composite scaffold was established. There were scaffold and plate groups, and each group was divided into two subgroups according to the different concentrations of plasmid. Samples were collected and observed morphologically by scanning electron microscope and light microscope after complex culture. After 1, 3, 7 and 14 days of induction, calcium nodules were observed through alizarin red staining, the cell cycle was detected by real-time PCR, and expressions of α I-chain collagen type I gene, Osterix and bone sialoprotein were observed. RESULTS AND CONCLUSION: The number of cells adhered, differentated and distributed on the composite scaffold was significantly higher than that of the single scaffold (P < 0.05). Alizarin red staining and real-time PCR detection showed that the osteogenesis ability of MC3T3-E1 cell lines in the scaffold group was stronger than that in the plate group. To conclude, the porous β-TCP/collagen scaffold modified with hBMP2 gene is an appropriate candidate for bone defect repair.