基于骨整合及抗感染的聚醚醚酮基生物材料及植入器械

来源 :第十七届上海地区医用生物材料研讨会 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lyqkk
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骨整合是植入体植入成功的关键,如何尽快地达到良好的骨整合,对于实现植入体的早期负载甚至即刻负载和长期稳固十分重要.骨整合可避免植入体与宿主骨组织界面发生微动所引起的植入体松动、脱落,乃至失败.此外,在骨植入过程中,由于空气中、术者或患者体表的葡萄球菌等病原体会诱发植入部位的感染.细菌在植入体表面粘附生长,形成生物膜,导致感染与炎症的发生,从而导致骨细胞无法在植入体表面生长,植入体无法与骨发生直接作用,无法形成骨整合,最终导致植入体松动与植入失败.因此,具有良好的抗感染性能是保证植入体与骨形成骨整合以及植入成功的关键.
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自体骨存在来源有限,供区创伤等局限性;而人工骨缺乏活性,疗效欠佳,因此,提高人工骨活性避免手术节段植骨不愈合或延迟愈合是临床医生和患者的迫切需求.本文旨在通过术中自体骨髓基质干细胞富集并与人工骨联合应用,达到一种仿生自体骨效果,从而可以显著促进植骨部位成骨作用及早期骨融合,而且不会产生异位血管化或骨化等副作用.
静电纳米纤维可以仿生组织细胞外基质的纳米丝状结构,促进细胞的增殖,因此被研究作为各种组织的再生,然而传统的静电纺得到的组织工程支架太致密和孔径太小,难以让细胞长入,制约了其作为三维组织再生支架的应用.本实验室对传统的静电纺进行改进或将静电纺纳米纤维进行后处理得到了三维多孔组织工程支架,可以让细胞三维长入,成功地修复了兔子的髌骨软骨、髌骨肌腱和大鼠的腹主动脉.
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细胞外囊泡(EVs)是纳米尺寸的囊泡,其由包裹蛋白质和核酸的脂质双层组成,在细胞间通讯中发挥作用.因此,EVs的移植逐渐被认为是干细胞移植的替代方案,其具有相对低的肿瘤转化和异常分化的可能性.然而,随着研究的进展,天然EVs可能具有各种缺点,不过通过修改和优化能纠正.迄今为止,已经尝试修改或改进EVs的几乎所有组分,包括脂质双层,蛋白质和核酸,通过EVs组件的“模块化设计”开启了模块化EV治疗的新
由于骨缺损在临床上的常见性和治疗上的迫切性,近年来骨组织工程研究快速发展,成为最有希望进入临床应用的组织工程成果之一,骨髓间充质干细胞(BMSCs)作为种子细胞以其较强的增殖能力和成骨能力在组织工程科学研究和临床实验中具有很大应用前景.然而由于目前自体干细胞数量有限短期内难以大量扩增,并在体外扩增中易失去干细胞干性,从而制约了其在骨组织工程中的广泛应用.因此,如何实现干细胞体外快速扩增并维持干性,
脂肪族聚酯/聚碳酸酯材料已经广泛应用于可吸收缝合线,药物递送,组织工程等生物医学领域,许多产品和装置已经被FDA批准并广泛应用于临床1-2.然而,由于复杂的体内生理环境,目前仍然无法准确地评价脂肪族聚酯/聚碳酸酯材料在体内的状态、行为与性能变化,因此开发新型的具有深层组织成像功能的聚酯/聚碳酸酯材料是非常重要的研究课题.本研究中,设计并合成了一个新型的含碘三亚甲基碳酸酯单体,进而开发了一系列具有超
钛及其合金具有弹性模量低、易加工成型、生物相容性好等优点,因此在外科植入临床上应用广泛.然而,钛及其合金也存在其自身的不足,例如钛及其合金属于生物惰性材料,与人体骨组织结合不牢;因缺乏抗菌性,植入人体易发生感染.有文献报导,氧化石墨烯具有良好的抗菌性能,能够有效的杀死大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,同时也具有良好的促成骨分化能力.为此,提出在钛表面构建石墨烯基薄膜,以获得具有优良成骨或抗菌性能的生物医用
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近年来,基于材料堆积法,计算机辅助设计、数控及新材料技术于一体的3D打印技术,由于可精确调控支架的内外结构,被广泛应用于制备骨组织工程支架.本研究以纳米孔硅酸镁(NMS)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等为原料,采用3D打印技术制备了可控孔径(200-600μm)的多级结构支架(纳米孔/微米孔结构),对其组成结构、表面形貌特征,体外生物活性和降解性进行了研究.采用小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)研究