(可直接使用)骨组织工程支架材料..pptx
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
材料可以被加工成所需要的形状，并且在植入体内一定 时间后仍可保持其形状。
精品文档
9
3. 分类
1）人工合成材料 2）天然衍生材料 3）复合支架材料
精品文档
10
1）人工合成材料
无机材料：应用于骨组织工程的无机材料有生物陶瓷(氧化铝陶瓷、 羟基磷灰石、磷酸三钙)，多孔金属(不锈钢、钴基合金、记忆合金)，钛 及钛合金，磷酸钙水泥，其中以羟基磷灰石和磷酸三钙的研究较多。
理想的支架材料孔径最好与正常骨单位的大小相近(人骨 单位的平均大小约为223 μm)，在维持一定的外形和机械强 度的前提下，通常要求骨组织工程支架材料的孔隙率应尽可 能高，同时孔间具备连通孔隙，这样有利于细胞的黏附和生 长，促进新骨向材料内部的长入，利于营养成分的运输和代 谢产物的排出。
5）机械强度和可塑性
精品文档
5
骨组织工程实施过程
种子细胞
支架材料
新骨
支架材料降解
骨缺陷修复完成
精品文档
6
2. 性能要求
生物相容性和表面活性 骨传导性和骨诱导性 合适的孔径和孔隙率 机械强度和可塑性
精品文档
7
2. 性能要求
1) 生物相容性和表面活性
有利于细胞的黏附，无毒，不致畸，不引起炎症反应， 为细胞的生长提供良好的微环境，能安全用于人体。
精品文档
11
2）天然衍生材料
天然骨 : 天然骨的来源有同种异体或异种动物骨。 天然有机高分子材料：天然有机高分子材料包括胶原、纤维蛋白、 几丁质、藻酸盐、壳聚糖。 天然无机材料：珊瑚材料的优点是具有多孔性和高孔隙率及良好的 生物降解性，另外有一定的机械强度和可塑性，来源丰富。但缺点是降 解速度较慢，限制其在骨组织工程中的应用。珊瑚骨(海珊瑚及珊瑚羟基 磷灰石)的主要成分是碳酸钙，其优点是骨传导作用较好，在高孔隙率时 仍保持机械强度高的特点，但缺点是力学性能较差、无骨诱导作用、不 易加工。 微波烧结墨鱼骨：微波烧结墨鱼骨是通过高温热处理获得的多孔纯 骨矿材料，可突破异种骨移植的限制。
使用二氧化硅颗粒作为致孔剂的颗粒浸出和冷冻干燥
方法，由羟乙基壳聚糖（HECS）和纤维素（CEL）制
备了具有气泡状多孔结构的新型水凝胶支架。通过
SEM，机械试验，接触角测量和流变仪对HECS/CEL支
架的形态，压应力-应变曲线，润湿性，溶胀度和流
变行为进行了表征。HECS / CEL支架具有良好的综合
2) 骨传导性和骨诱导性
具有良好骨传导性的材料可以更好地控制材料的降解速 度，具有良好骨诱导性的支架材料植入人体后有诱导骨髓间 充质干细胞向成骨细胞分化并促进其增殖的潜能。
3) 可降解性
在组织形成过程中逐渐分解，并且速度与组织细胞的生 长速度相一致，降解时间应能调控。
精品文档
8
2. 性能要求
4）合适的孔径和孔隙率
精品文档
13
4. 前沿研究
1） 气泡状多孔结构新型羟乙基壳聚糖/纤维素支架 2） 新型层状双氢氧化物-羟基磷灰石/明胶支架 3）碳纳米纤维/羟基磷灰石（HA）生物活性支架
精品文档
14
精品文档
15
新型羟乙基壳聚糖/纤维素支架
天然多糖制成的水凝胶可以作为组织工程的理想
支架，因为它们与细胞外基质相似。通过化学交联，
具有良好的生物相容性和可降解性，成为支架材料研究应用中重要的天然材料，
但各自有缺点而限制临床进一步的应用，若利用特殊的实验方法按照一定比例将
两种材料结合为复合材料，则有可能优化该两种材料的生物性能。 壳聚糖-脱细胞真皮三维材料 : 该支架材料具有良好的细胞相容性，对细胞
有很好的亲和性，能促进细胞黏附、生长、增殖和分化。壳聚糖-脱细胞真皮支 架材料在组织工程中是一种很好的生物相容性材料，满足组织工程新型支架材料 的基本要求。
骨组织工程支架材料
精品文档
1
支架材料
组织工程支架材料是指能与组织活体细胞结合并 能植入生物体的不同组织，并根据具体替代组织具备 的功能的材料。
为了使种子细胞增殖和分化，需要提供一个由生 物材料所构成的细胞支架，支架材料相当于人工细胞 外基质。组织工程支架材料包括：骨、软骨、血管、 神经、皮肤和人工器官，如肝、脾、肾、膀胱等的组 织支架材料。
wenku.baidu.com
骨组织工程学为骨缺损的治疗提供了一种可供选择的新方法，骨组 织工程支架材料是构建组织工程骨的主要组成部分，在体内，组织 基质作为细胞的三维支架为细胞提供该组织所特有的微结构和微环 境，并储备足量的水、营养物质、细胞因子和生长因子，以维持细 胞的生存，发挥其功能。
精品文档
4
骨组织工程——三要素
1）种子细胞 2）信号因子 3）支架材料
有机材料：聚丁酸、聚偶磷氮、聚酸酐、聚乙二醇、聚尿烷、聚乳 酸，聚羟基乙酸及其共聚物，其中以聚乳酸、聚羟基乙酸及聚乳酸-聚羟 基乙酸共聚物的研究最为广泛。
纳米材料：纳米材料是从原子水平制备的支架材料，其最大的特点 是具有高比表面积和孔隙率，有利于细胞接种、迁移和增殖。纳米纤维 材料仿生化的微环境能影响细胞与细胞、细胞与基质之间的相互作用， 调节细胞的生物学行为。纳米材料安全性能的科学评价将是其应用于临 床所面临的挑战。
精品文档
12
3) 复合支架材料
羟基辛酸共聚体：由微生物合成的天然高分子聚酯材料多聚羟基烷酸能够作
为组织工程支架进行组织修复，多聚羟基烷酸的新产品羟基丁酸与羟基辛酸共聚
体具有良好的细胞相容性和生物可降解性，有望成为一种新型的骨组织工程支架
材料。
纳米羟基磷灰石：与胶原复合的骨组织工程支架材料羟基磷灰石和胶原由于
精品文档
2
骨组织工程支架材料
来源分类
背景介绍
骨组织工程 支架材料
性能要求
研究应用
精品文档
3
1.应用背景
因创伤、肿瘤或骨病等原因造成的骨缺损、骨不连和骨髓炎患者越 来越多需要骨移植材料的患者也越来越多。
另外，由于外伤、肿瘤、炎症、先天畸形等原因造成牙列缺损后， 缺牙区牙槽骨常伴有过度吸收，致种植区骨量不足，临床医生须选 择合适的骨替代品重建牙槽骨缺损。
性能，20秒内可达到水中平衡膨胀状态。HECS/ CEL
支架可以很好地支持成骨细胞MC3T3-E1细胞的附着，
扩散和增殖，并显示出良好的生物相容性。因此，新
型HECS/CEL支架对于骨组织工程应用是有希望的。
精品文档
16
新型羟乙基壳聚糖/纤维素支架
从 图 中 可 知 化学反应主要涉及环氧基的胺/羟基引发的开环反应，导 致形成单一的3D网络结构。通过ECH交联与二氧化硅浸出法组合制备的 HECS / CEL支架在浸泡精于品水文中档时以水凝胶的形式存在。 17
精品文档
9
3. 分类
1）人工合成材料 2）天然衍生材料 3）复合支架材料
精品文档
10
1）人工合成材料
无机材料：应用于骨组织工程的无机材料有生物陶瓷(氧化铝陶瓷、 羟基磷灰石、磷酸三钙)，多孔金属(不锈钢、钴基合金、记忆合金)，钛 及钛合金，磷酸钙水泥，其中以羟基磷灰石和磷酸三钙的研究较多。
理想的支架材料孔径最好与正常骨单位的大小相近(人骨 单位的平均大小约为223 μm)，在维持一定的外形和机械强 度的前提下，通常要求骨组织工程支架材料的孔隙率应尽可 能高，同时孔间具备连通孔隙，这样有利于细胞的黏附和生 长，促进新骨向材料内部的长入，利于营养成分的运输和代 谢产物的排出。
5）机械强度和可塑性
精品文档
5
骨组织工程实施过程
种子细胞
支架材料
新骨
支架材料降解
骨缺陷修复完成
精品文档
6
2. 性能要求
生物相容性和表面活性 骨传导性和骨诱导性 合适的孔径和孔隙率 机械强度和可塑性
精品文档
7
2. 性能要求
1) 生物相容性和表面活性
有利于细胞的黏附，无毒，不致畸，不引起炎症反应， 为细胞的生长提供良好的微环境，能安全用于人体。
精品文档
11
2）天然衍生材料
天然骨 : 天然骨的来源有同种异体或异种动物骨。 天然有机高分子材料：天然有机高分子材料包括胶原、纤维蛋白、 几丁质、藻酸盐、壳聚糖。 天然无机材料：珊瑚材料的优点是具有多孔性和高孔隙率及良好的 生物降解性，另外有一定的机械强度和可塑性，来源丰富。但缺点是降 解速度较慢，限制其在骨组织工程中的应用。珊瑚骨(海珊瑚及珊瑚羟基 磷灰石)的主要成分是碳酸钙，其优点是骨传导作用较好，在高孔隙率时 仍保持机械强度高的特点，但缺点是力学性能较差、无骨诱导作用、不 易加工。 微波烧结墨鱼骨：微波烧结墨鱼骨是通过高温热处理获得的多孔纯 骨矿材料，可突破异种骨移植的限制。
使用二氧化硅颗粒作为致孔剂的颗粒浸出和冷冻干燥
方法，由羟乙基壳聚糖（HECS）和纤维素（CEL）制
备了具有气泡状多孔结构的新型水凝胶支架。通过
SEM，机械试验，接触角测量和流变仪对HECS/CEL支
架的形态，压应力-应变曲线，润湿性，溶胀度和流
变行为进行了表征。HECS / CEL支架具有良好的综合
2) 骨传导性和骨诱导性
具有良好骨传导性的材料可以更好地控制材料的降解速 度，具有良好骨诱导性的支架材料植入人体后有诱导骨髓间 充质干细胞向成骨细胞分化并促进其增殖的潜能。
3) 可降解性
在组织形成过程中逐渐分解，并且速度与组织细胞的生 长速度相一致，降解时间应能调控。
精品文档
8
2. 性能要求
4）合适的孔径和孔隙率
精品文档
13
4. 前沿研究
1） 气泡状多孔结构新型羟乙基壳聚糖/纤维素支架 2） 新型层状双氢氧化物-羟基磷灰石/明胶支架 3）碳纳米纤维/羟基磷灰石（HA）生物活性支架
精品文档
14
精品文档
15
新型羟乙基壳聚糖/纤维素支架
天然多糖制成的水凝胶可以作为组织工程的理想
支架，因为它们与细胞外基质相似。通过化学交联，
具有良好的生物相容性和可降解性，成为支架材料研究应用中重要的天然材料，
但各自有缺点而限制临床进一步的应用，若利用特殊的实验方法按照一定比例将
两种材料结合为复合材料，则有可能优化该两种材料的生物性能。 壳聚糖-脱细胞真皮三维材料 : 该支架材料具有良好的细胞相容性，对细胞
有很好的亲和性，能促进细胞黏附、生长、增殖和分化。壳聚糖-脱细胞真皮支 架材料在组织工程中是一种很好的生物相容性材料，满足组织工程新型支架材料 的基本要求。
骨组织工程支架材料
精品文档
1
支架材料
组织工程支架材料是指能与组织活体细胞结合并 能植入生物体的不同组织，并根据具体替代组织具备 的功能的材料。
为了使种子细胞增殖和分化，需要提供一个由生 物材料所构成的细胞支架，支架材料相当于人工细胞 外基质。组织工程支架材料包括：骨、软骨、血管、 神经、皮肤和人工器官，如肝、脾、肾、膀胱等的组 织支架材料。
wenku.baidu.com
骨组织工程学为骨缺损的治疗提供了一种可供选择的新方法，骨组 织工程支架材料是构建组织工程骨的主要组成部分，在体内，组织 基质作为细胞的三维支架为细胞提供该组织所特有的微结构和微环 境，并储备足量的水、营养物质、细胞因子和生长因子，以维持细 胞的生存，发挥其功能。
精品文档
4
骨组织工程——三要素
1）种子细胞 2）信号因子 3）支架材料
有机材料：聚丁酸、聚偶磷氮、聚酸酐、聚乙二醇、聚尿烷、聚乳 酸，聚羟基乙酸及其共聚物，其中以聚乳酸、聚羟基乙酸及聚乳酸-聚羟 基乙酸共聚物的研究最为广泛。
纳米材料：纳米材料是从原子水平制备的支架材料，其最大的特点 是具有高比表面积和孔隙率，有利于细胞接种、迁移和增殖。纳米纤维 材料仿生化的微环境能影响细胞与细胞、细胞与基质之间的相互作用， 调节细胞的生物学行为。纳米材料安全性能的科学评价将是其应用于临 床所面临的挑战。
精品文档
12
3) 复合支架材料
羟基辛酸共聚体：由微生物合成的天然高分子聚酯材料多聚羟基烷酸能够作
为组织工程支架进行组织修复，多聚羟基烷酸的新产品羟基丁酸与羟基辛酸共聚
体具有良好的细胞相容性和生物可降解性，有望成为一种新型的骨组织工程支架
材料。
纳米羟基磷灰石：与胶原复合的骨组织工程支架材料羟基磷灰石和胶原由于
精品文档
2
骨组织工程支架材料
来源分类
背景介绍
骨组织工程 支架材料
性能要求
研究应用
精品文档
3
1.应用背景
因创伤、肿瘤或骨病等原因造成的骨缺损、骨不连和骨髓炎患者越 来越多需要骨移植材料的患者也越来越多。
另外，由于外伤、肿瘤、炎症、先天畸形等原因造成牙列缺损后， 缺牙区牙槽骨常伴有过度吸收，致种植区骨量不足，临床医生须选 择合适的骨替代品重建牙槽骨缺损。
性能，20秒内可达到水中平衡膨胀状态。HECS/ CEL
支架可以很好地支持成骨细胞MC3T3-E1细胞的附着，
扩散和增殖，并显示出良好的生物相容性。因此，新
型HECS/CEL支架对于骨组织工程应用是有希望的。
精品文档
16
新型羟乙基壳聚糖/纤维素支架
从 图 中 可 知 化学反应主要涉及环氧基的胺/羟基引发的开环反应，导 致形成单一的3D网络结构。通过ECH交联与二氧化硅浸出法组合制备的 HECS / CEL支架在浸泡精于品水文中档时以水凝胶的形式存在。 17