骨組織修復(fù)研究進展.ppt

1、骨組織修復(fù)的最新研究進展，團隊成員：趙俊杰李俊松陳海棠殷紅，1。蠶絲蛋白、蠶絲蛋白、又名絲素蛋白、線性蛋白、抗蘭州自體水解酶、防紫外線、明顯靈活性、抗疲勞、類似鋼的張力強度、高溫下的熱穩(wěn)定性在15060的溫度范圍內(nèi)保持良好的彈性等蠶絲蛋白具有優(yōu)良的生物相容性和生物降解性，具有生物醫(yī)藥材料的重要天然材料、純度、低價錢等優(yōu)點生物醫(yī)藥材料的廣泛應(yīng)用前景主要包括藥物載體、骨骼、軟骨組織修復(fù)材料、神經(jīng)、血管移植等。骨骼、軟骨組織是由堅硬的結(jié)締組織、細胞、纖維和基質(zhì)組成的蠶絲蛋白，在機械性能特別好、炎癥反應(yīng)低、生物降解性能慢、生物相容性能源等方面發(fā)揮著重要作用。只能成為骨骼和軟骨組織修復(fù)材料的主要材料之一

2、。1.1絲蛋白在骨組織修復(fù)中的應(yīng)用，1.2絲蛋白應(yīng)用案例1，腸棒等研究充分證明了低分解率的絲。雪茄煙等將非溶性絲綢蛋白加入磷酸鈣骨水泥中制成復(fù)合粉末，然后按照一定的液體-固體比例將復(fù)合粉末調(diào)和成面團，使其結(jié)構(gòu)與骨頭相似的蠶絲蛋白-磷酸鈣骨水泥復(fù)合材料。牙齒產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能和生物相容性，通過注射器直接注射到手術(shù)部位，作為骨修復(fù)用填充物，可以準確地建模固化。或在體外環(huán)境下自行固化后移植到體內(nèi)，用作骨修復(fù)用移植材料，研究1.2絲蛋白應(yīng)用實例2，NS UNITA等絲蛋白和金屬鈦的功能化應(yīng)用，mRNA將骨唾液蛋白、骨鈣蛋白、堿性磷酸酶轉(zhuǎn)移到骨細胞，加強了絲蛋白、絲蛋白1 RGD固定化鈦氣體培養(yǎng)。1

3、.2絲蛋白應(yīng)用案例3，1.3絲蛋白摘要，在生物材料領(lǐng)域，絲蛋白具有很大的開發(fā)潛力，但仍有一些茄子問題需要解決。(1)蠶絲蛋白必須加工成不同的形式，以滿足不同的需要。(2)生物降解率必須能夠控制和匹配生物體的生長。(3)表面改性用于改善蠶絲蛋白物質(zhì)的生物相容性，生產(chǎn)林爽顏色的蠶絲蛋白物質(zhì)必須具有較低的免疫原性或免疫原性。(4)臨床醫(yī)學(xué)，2 .透明酸、透明硝酸是骨生物材料研究的新熱點，需要研究更新、更有價值的蠶絲蛋白材料。透明質(zhì)酸具有高粘度、可塑性、超強吸水性、滲透性、良好的生物吸水性、免疫抗原性。有個性的透明質(zhì)酸不僅保持了原有的優(yōu)越性能，而且改善了其性能，使其更好地適應(yīng)人體環(huán)境。2.1透明質(zhì)酸用

4、于治療骨關(guān)節(jié)炎，膝關(guān)節(jié)損傷，關(guān)節(jié)病骨關(guān)節(jié)炎是最常見的疾病，注射透明質(zhì)酸(玻璃鈉)成為治療骨關(guān)節(jié)病的一般方法。關(guān)節(jié)滑膜中的透明酸和蛋白質(zhì)相結(jié)合，具有大量負電荷，吸收性和高粘度。蛋白質(zhì)多糖聚合物提高關(guān)節(jié)液的潤滑性和粘度，提高潤滑油和關(guān)節(jié)軟骨之間的親和力。透明質(zhì)酸和蛋白質(zhì)多糖緊貼關(guān)節(jié)面，起到潤滑作用，減少關(guān)節(jié)運動阻力，保護關(guān)節(jié)軟骨免受過度機械磨損。2.2透明質(zhì)酸與生物因子結(jié)合在軟骨及骨缺損修復(fù)中的應(yīng)用。1.促進軟骨細胞增殖的透明酸本身帶有負電荷，親水性和高黏附性強，與軟骨細胞的親和力強。還有軟骨柔道功能，為關(guān)節(jié)軟骨細胞提供營養(yǎng)，參與蛋白質(zhì)多糖聚合物的合成，通過糖蛋白多糖對軟骨細胞表面起到構(gòu)成作用，促

5、進表面關(guān)節(jié)增殖，維持未鈣化軟骨的厚度，對發(fā)生退行性變化的關(guān)節(jié)軟骨有一定程度的促進恢復(fù)作用，因此，為了延長身體透明質(zhì)酸分子的分解時間，通過化學(xué)修飾，使其成為遠高于天然透明質(zhì)酸鈉分子的分子量衍生物，即交聯(lián)透明質(zhì)酸，透明質(zhì)酸復(fù)合物和生長因子結(jié)合在骨組織中的應(yīng)用。透明質(zhì)酸是在骨修復(fù)中傳遞生長因子的好載體，但作為支架的主要缺陷是低細胞黏附性能，整合素對細胞表面受體的主要家族，細胞和細胞外基質(zhì)的粘附有參數(shù)作用。透明質(zhì)酸-整合素、基質(zhì)作為生長因子的載體，具有潛在的林爽應(yīng)用價值，對透明質(zhì)酸復(fù)合物的研究是當前生物材料研究的熱點。牙齒復(fù)合物可以結(jié)合自身物質(zhì)的優(yōu)點彌補自身的不足，具有其他物質(zhì)無法比擬的優(yōu)點，但這種復(fù)

6、合物的組織相容性、炎癥反應(yīng)、降解性還沒有進行深入的研究。這可能是今后研究的熱點。3 .磷酸鈣、磷酸鈣是生物硬組織的主要武器成分，具有良好的生物相容性、生物活性和生物降解性，廣泛應(yīng)用于骨骼組織和牙齒修復(fù)和替換、藥物運輸和控制釋放、基因轉(zhuǎn)移和診斷成像等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。合成磷酸鈣材料的組成、結(jié)構(gòu)、尺寸、形態(tài)、結(jié)晶度等特性都與材料的制備方法有關(guān)，材料的這些特性對其應(yīng)用起著決定性的作用。因此，開發(fā)不同的方法，具有特定的組成、結(jié)構(gòu)、尺寸、形態(tài)、結(jié)晶度和性能的磷酸鈣納米材料制造非常重要。牙齒文章綜述了近年來磷酸鈣納米材料制備、表征、性能和應(yīng)用研究的最新進展，討論了室溫制備方法、溶劑熱/水熱合成法、微波輔助快速

7、合成法、傳記發(fā)射法和磷生物分子人員合成法等制備方法，分析了磷酸鈣納米材料性能及藥物負載和調(diào)節(jié)釋放、蛋白質(zhì)吸附和釋放、生物成像等領(lǐng)域的應(yīng)用。4 .硫酸鈣，20世紀80年代以后，開始研究人工骨材料，骨修復(fù)生物材料學(xué)得到了蓬勃發(fā)展。人們期望得到組織相容性、骨形成活性、生物力學(xué)強度和磁性骨骼等類似的替代物質(zhì)。臨床上廣泛使用的人工骨支架材料硫酸鈣具有生物相容性和可降解性、來源、滅菌便利性等特點，并獲得美國食品藥物管理局(FDA)批準進行林爽骨缺損治療。硫酸鈣生物學(xué)特性，41硫酸鈣生物相容性大量動物試驗和林爽應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，硫酸鈣移植后對宿主周邊組織無炎癥刺激和異物刺激反應(yīng)，沒有細胞毒性反應(yīng)。42硫酸鈣氣體內(nèi)分

8、解性能可在硫酸鈣氣體內(nèi)完全分解和吸收，對血液內(nèi)鈣水平?jīng)]有明顯影響，發(fā)現(xiàn)研究、硫酸鈣分解率在一定范圍內(nèi)可預(yù)測、可預(yù)測和可調(diào)節(jié)。控制分子晶體結(jié)構(gòu)、大小、形態(tài)是關(guān)鍵。硫酸鈣生物學(xué)特性，4.3硫酸鈣成骨性能局部誘導(dǎo)新骨生成，促進生物骨缺損中的替代修復(fù)，是理想人工骨材料的必要條件。目前硫酸鈣成骨機制還沒有完全闡明。一般認為，促進硫酸鈣主要具有良好的生物相容性和骨傳導(dǎo)性，有利于骨細胞工匠材料內(nèi)部，有助于修復(fù)骨缺損。硫酸鈣物質(zhì)分解過程形成局部高鈣環(huán)境，誘導(dǎo)成骨細胞生長，與弱酸環(huán)境一起誘導(dǎo)成骨因子的釋放，促進與成骨細胞功能相關(guān)的多mRNA和BMPl，BMP7，骨細胞受體(FGFRI)等因素表達。研究表明，硫酸

9、鈣支架材料具有良好的骨誘導(dǎo)作用，誘導(dǎo)血管生成，提高局部營養(yǎng)能力，促進骨髓間充質(zhì)干細胞分化，分化成骨細胞，促進局部人工骨材料的血管化和成骨能力。4.2硫酸鈣四肢骨缺損的臨床應(yīng)用，臨床研究發(fā)現(xiàn)，硫酸鈣或硫酸鈣復(fù)合物移植到缺損部位后可以完全分解，在分解過程中同時誘導(dǎo)新骨的形成。如果用好的填充物硫酸鈣移植創(chuàng)傷、腫瘤等疾病引起的骨缺損部位，就不會發(fā)生炎癥反應(yīng)，手術(shù)后很難復(fù)發(fā)。目前的觀點是，硫酸鈣是安全有效的骨移植替代材料，可以有效地阻止周圍軟組織的快速生長，提供骨組織的再生時間和良好的環(huán)境。4.3硫酸鈣骨水泥應(yīng)用于髂骨缺損，目前硫酸鈣骨水泥廣泛應(yīng)用于外傷、骨腫瘤病灶清除術(shù)、骨髓炎清除術(shù)等引起的肌腱松骨缺

10、損。研究表明，硫酸鈣骨水泥可以有效地修復(fù)脛骨遠端粉碎性骨折，在6周內(nèi)骨頭碎片可以牢固地結(jié)合。少量硫酸鈣骨水泥進入關(guān)節(jié)腔時異位骨化等并發(fā)癥沒有發(fā)現(xiàn)。利用林爽發(fā)現(xiàn)注射型硫酸鈣骨水泥治療跟骨骨折、脛骨平臺骨折、骨腫瘤病灶清除術(shù)等引起的骨缺損等均取得了滿意的效果。作為4.4硫酸鈣藥物載體，治療感染性骨缺損，感染性骨缺損，骨髓炎是骨科臨床常見的難題，發(fā)作容易反復(fù)，治療時間不長，骨質(zhì)反復(fù)破壞，形成篩孔，經(jīng)常需要進行多次外科手術(shù)?？捎米髁蛩徕}抗生素的載體，在部位形成高藥物濃度，有效抑制細菌生長，全身副作用小。硫酸鈣材料可以在體內(nèi)完全吸收和分解，可以有效填充清腸后的骨缺損斜頸，具有良好的生物相容性、力學(xué)強度、

11、骨傳導(dǎo)能力和骨形成能力。4.5硫酸鈣摘要，作為傳統(tǒng)骨科材料，硫酸鈣、石膏固定骨折，同時用骨移植替代材料修復(fù)各種骨缺損。硫酸鈣具有許多理想的骨移植替代材料的特征：能在體內(nèi)完全吸收。具有良好的生物相容性和整形性。新骨生長的支架可以填補骨缺損，防止周圍軟組織快速生長。能激活成骨細胞活性，誘導(dǎo)成骨?？梢宰鳛樗幬锏木徔蒯尫泡d體。滅菌方便，自然界含有豐富的含量等。因此，硫酸鈣是具有廣泛應(yīng)用前景的骨移植可用作替代材料。當然，硫酸鈣不能只使用生物力學(xué)性能下降、分解速度稍快、骨缺損修復(fù)等缺點作為支架材料。5 .骨再生的研究現(xiàn)狀分析，骨缺損是臨床上比較常見的疾病，傳統(tǒng)的林爽治療方法主要有自體骨移植和同種異體骨移植

12、，但自體骨移植和同種異體骨移植都有一定的治療缺陷。例如自體骨移植有供應(yīng)球并發(fā)癥和來源限制等缺點，同種異體移植有同時疾病傳播和免疫排斥的危險。骨組織工程雖然有其局限性，但限制移植引起的疾病傳播，避免免疫排斥反應(yīng)等，逐漸成為治療骨缺損的新模式。5.1骨組織移植物的類型，骨移植物包括自體移植、異體移植、異種移植和組織工程材料，自體移植受來源限制，以感染等并發(fā)癥限制林爽應(yīng)用。因此，必須引進其他類型的移植物，克服自身移植的局限性。研究表明，所有的移植物徐璐有不同的局限性。，5.2自體移植，自體移植是指將組織從物體本身的一個部位移植到另一個部位。它們可以與松質(zhì)骨、皮質(zhì)骨或皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨結(jié)合，新鮮的自體移植

13、包括存活細胞和骨柔道蛋白。從生物學(xué)角度來看，如BMP-2、BMP 17、FGF、IGF等，自體移植是最理想的移植材料。因為完全沒有免疫原性，保留原活性，缺乏免疫原性，可以提高移植后與宿主組織的整合性。此外，對于成骨特性、骨柔道、骨傳導(dǎo)特性，新鮮自體移植效果最好，并提供肝蟲細胞、骨前細胞、骨細胞及生長因子。缺點是，自體移植從自己的骨組織中獲得，需要增加捐贈者部位疼痛、感染等并發(fā)癥，對于大骨質(zhì)缺損，來源有限，應(yīng)用受到限制。5.3同種移植，同種移植是指從同一屬的其他個體中獲得的。由于自體移植的限制，同種移植廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)研究和林爽應(yīng)用。同種異體移植包括皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨或皮質(zhì)松質(zhì)骨的結(jié)合。像粉末、皮質(zhì)條

14、、松脂一樣，脫鈣或脫鈣、移植的主要優(yōu)點很容易得到，避免宿主組織的犧牲，引導(dǎo)骨。同種異體骨移植有傳播疾病的危險，可能引起免疫反應(yīng)，妨礙骨愈合過程，引起移植物的排斥反應(yīng)。研究結(jié)果表明，同種異體骨移植與自體骨移植相比，不足率、5.4骨組織工程、骨組織工程相關(guān)的主要因素有種子細胞、生物支架材料、生長因子、種子細胞可能成為骨組織工程學(xué)科形態(tài)和組織重建的基礎(chǔ)。生物支架材料為種子細胞提供了有效的細胞外基質(zhì)環(huán)境，是種子細胞和生長因子的有效載體。另一方面，支架材料對骨修復(fù)或新骨的生長起著有效的支撐作用。其支架材料的研究是骨組織工程的重點研究對象，生長因子主要為支架材料提供有效的調(diào)節(jié)作用。5.5骨組織工程學(xué)科，天

15、然聚合物的細胞相容性和生物活性，一般優(yōu)于合成聚合物，但天然聚合物相對于有機合成聚合物的機械性能較差，并且不能控制分解速度。另一方面，脂肪族聚酯等生物降解合成材料已應(yīng)用于骨軟骨支架材料，依賴牙齒合成條件，機械性能也容易控制。5.6骨組織工程總結(jié)，我們總結(jié)了最近有關(guān)骨軟骨組織工程的最新進展。介面組織層次結(jié)構(gòu)的獨特特征，在理論上，骨軟骨支架模仿了多種相結(jié)構(gòu)，骨軟骨組織的正常結(jié)構(gòu)，但多相結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，每一階段的表現(xiàn)型(例如每一層的分解速度及不同層的剪切應(yīng)力)，所以目前主要的研究但對于兩個界面的穩(wěn)定性仍有待質(zhì)疑。牙齒弱穩(wěn)定性可能是由雙介面結(jié)構(gòu)不同的工藝結(jié)構(gòu)引起的。為了克服這一點，在整個結(jié)構(gòu)中鑄造雙向支架

16、，可以抵抗雙向結(jié)構(gòu)之間的剪應(yīng)力。還有一個茄子疑問牙齒。雙向支架能否分別充分促進軟骨和骨分化，因為在各個相支架上，細胞分化的調(diào)節(jié)因子可能不是預(yù)期的細胞因子牙齒。為了克服這一點，可以使用構(gòu)造上調(diào)節(jié)靶的細胞因子傳遞系統(tǒng)，利用牙齒系統(tǒng)，獲得與其他支架中的細胞相對應(yīng)的細胞信號因子。由于細胞的每個階段都有分化調(diào)節(jié)作用，我們建議在以后的研究中，在雙向支架中充分利用時空，利用基因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，滿足骨軟骨組織工程學(xué)科組織修復(fù)的應(yīng)用。近年來，骨關(guān)節(jié)炎和運動引起關(guān)節(jié)軟骨損傷的發(fā)病率上升持續(xù)。關(guān)節(jié)軟骨自我修復(fù)能力有限，關(guān)節(jié)軟骨損傷后的修復(fù)成為臨床亟待解決的問題。關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)的理想狀態(tài)可以使受損的軟骨持續(xù)產(chǎn)生透明的軟骨，新生組織與周圍組織融合，符合關(guān)節(jié)軟骨的生物學(xué)和機械特性。6 .關(guān)節(jié)軟骨新興生物治療，6.1基因治療，基因治療的基本原理是利用目的基因修改相關(guān)細胞，以促進具有治療作用的基因產(chǎn)物，促進軟骨細胞的修復(fù)和增殖分化，在軟骨再生過程中持續(xù)有效地完成分泌生長因子。62細胞治療，細胞治療是指在組織內(nèi)注射細胞，修復(fù)受損組織。經(jīng)過多年的研究，細胞治療進入了臨床，包括腫瘤免疫細胞治療、干細胞治療等。主要用于關(guān)節(jié)軟骨疾病的治療，主要用于骨關(guān)節(jié)炎引起的關(guān)節(jié)軟骨損傷。使用的細胞主要包括多種來源的干細胞及軟骨細胞。干細胞包括間充質(zhì)干細