表面改性双相陶瓷复合自体骨髓基质干细胞修复兔骨缺损的实验分析

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1、前言正文一、聃茜由于感染、创伤、肿瘤和先天性疾病造成的骨骼缺损是临床常见问题和治疗的难点，至今未找到修复骨骼缺损的理想方法。自体骨、异体骨、人工骨的应用都有各自的缺点：自体骨移植牺牲部分正常的组织且供区不足；异体骨移植需解决供体不足和排斥反应；，人工骨则易产生异物反应和感染。组织工程(tissueengineering)的兴起为解决上述难题开辟了新的领域。组织工程的定义：应用工程学和生命科学的原理，把经体外分离、培养的高浓度的功能性活细胞种植于天然的或人工合成的支架材料上，细胞材料复合体植入人体后能够形成新的有功能的组织，来制造、保存或恢复失去的组织及功能。由于骨缺损在临床上的常见性

2、、治疗上的迫切性和组成结构上的相对单一性，骨组织工程成为组织工程中研究进展最快的内容之一。体内或体外组织工程研究的三大要素：(1)寻找种子细胞的来源：(2)寻找具有良好的组织相容性和生物可降解性的支架材料；(3)在生长因子的作用下，体内细胞与材料的构建方式。理想的骨组织工程细胞外基质材料的要求：①良好的生物相容性。除满足生物材料的一般要求，如无毒、不致畸性等外，还应利于种子细胞粘附、增殖，降解产物对细胞无毒害作用，不引起炎症反应，甚至利于细胞生长和分化。②良好的生物降解性。基质材料在完成支架作用后应能降解，降解率应与组织细胞生长率相适应。降解速度和吸收速度可以调控，降解时间应能根据组

3、织生长特性作人为调控，以适应细胞或组织在体内和体外的生长⑤具有三维立体多孔结构。基质材料可加工成三维多孔的连接网络状的立体结构，孔隙率最好达90％以上，平均孔径在200—400Ilm，具有较高的面积体积比。这种结构可提供宽大的表面积和空间，利于细胞粘附生长，细胞外基质沉积，营养和氧气进入，代谢产物排出，也有利于血管和神经长入。④可塑性和一定的机械强度。基质材料具有良好的可塑性，可预先制作成一定形状。并具有一定的机械强度，机械性能与所植入的组织的要求相匹配，为新生组织提供支撑，并保持一定时问直至新生组织具有自身生物力学特性。⑤良好的材料一细胞界面。材料应能提供良好的细胞界面，化学界面和

4、物理形貌应有利于细胞粘附、增殖和分化，更重要的是能激活细胞特异基因表达，维持细胞正常表型的表达。⑥具有精确的空隙尺寸以适合目标细胞的生长。⑦具有很强东南大学硕士学位论文的渗透能力。⑧增强细胞的功能以促进细胞分泌细胞外基质的能力。⑨可充当信号分子如生长因子的载体。⑩具有骨传导性或骨诱导性。其它如可防止软组织向移植物一骨组织界面生长，对周围组织无不良影响，消毒过程不影响支架材料的性能，降解产物无毒等等。到目前为止，只有部分条件得到了较为详尽的研究，只有把其余条件深入地研究，骨组织工程才能进一步发展。可降解聚合物用作骨组织工程细胞外基质材料主要有两类，一类是天然聚合物，如胶原蛋白、纤维蛋白

5、等；另一类为人工合成聚合物，如聚酯类、聚偶磷氮等。天然材料生物相容性好，具有细胞识别信号(如某些氨基酸序列等)，利于细胞粘附、增殖和分化，但也存在许多缺点，如大规模生产的限制、不同批号制成品的差异、材料本身因素控制的困难(如机械强度、降解速度等)。人工合成聚合物则避免了上述困难，材料的微结构、大体形态、机械性能、降解时间等都能预先设计和调控，最后降解完全，避免了长期异物反应的危险。但人工合成材料最大的缺点是缺乏细胞识别信号，与细胞间缺乏生物性相互作用。并且目前人工合成聚合物要达到理想的骨组织工程细胞外基质材料的要求在制作中还存在许多差距。所以，尚无一种符合上述所有条件的骨组织支架材料

6、，单纯一种材料已经不能满足骨组织工程的需要。生物复合材料是由两种或两种以上不同材料复合而成的生物医学材料，并且与其所有单体的性能相比，复合材料的性能都有较大程度的提高的材料，制备该类材料的目的就是进一步提高或改善某一种生物材料的性能，该类材料主要用于修复或替换人体组织、器官或增进其功能以及人工器官的制造。它除应具有预期的物理化学性质之外，还必须满足生物相容性的要求。这里不仅要求组分材料自身必须满足生物相容性要求，而且复合之后不允许出现有损材料生物学性能的性质。按基材分生物复合材料可分为高分子基、金属基和陶瓷基三类，它们既可以作为生物复合材料的基材，又可作为增强体或填料，它们之间的相互

7、搭配或组合形成了大量性质各异的生物医学复合材料。利用生物技术，一些活体组织、细胞和诱导组织再生的生长因子被引入了生物医学材料，大大改善了其生物学性能，并可使其具有药物治疗功能，已成为生物医学材料的一个十分重要的发展方向。人和动物中绝大多数组织均可视为复合材料，生物医学复合材料的发展为获得真正仿生的生物材料开辟了广阔的途径。对骨组织工程支架材料来说，重要的是植入体内后如何能和周围的骨组织紧密地结合。骨组织工程支架材料与骨组织的结合方式有三种：形态结合、生物结